JP2006255501A - Method of removing heavy metal in flying ash - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃棄物処理装置から排出される飛灰の重金属類除去方法に関する。 The present invention relates to a method for removing heavy metals from fly ash discharged from a waste treatment apparatus.
廃棄物処理装置から排出される飛灰には、重金属類が含まれていることから、環境汚染防止及び重金属資源の有効活用の観点から、飛灰から重金属類を除去、回収することが望まれている。 Since fly ash discharged from waste treatment equipment contains heavy metals, it is desirable to remove and recover heavy metals from fly ash from the viewpoint of environmental pollution prevention and effective utilization of heavy metal resources. ing.
そこで、従来、酸やアルカリを用いた湿式の処理法により、飛灰から重金属類を除去、回収することが提案されている(特許文献1、非特許文献1)。
Therefore, conventionally, it has been proposed to remove and recover heavy metals from fly ash by a wet processing method using acid or alkali (
しかし、従来の重金属類の除去技術によれば、種々の重金属を除去できるが、飛灰中の鉛を高効率で除去するという要望に対応することができないという問題があった。 However, according to the conventional heavy metal removal technology, various heavy metals can be removed, but there is a problem that it is not possible to meet the demand for removing lead in fly ash with high efficiency.
本発明は、飛灰から鉛を高効率に除去できるようにすることを課題とする。 An object of the present invention is to make it possible to remove lead from fly ash with high efficiency.
上記の課題を解決するために、実験等を含めて研究した結果、廃棄物処理装置から排出される飛灰にアルカリ水溶液を混合して鉛を溶出ないし抽出させる際に、その混合液を加熱することにより、鉛の溶出率を高めることができることを知見した。 As a result of research including experiments to solve the above problems, when mixing alkaline aqueous solution with fly ash discharged from waste treatment equipment to elute or extract lead, the mixture is heated. It has been found that the elution rate of lead can be increased.
この知見に基づいて、本発明の飛灰の重金属類除去方法は、廃棄物処理装置から排出される飛灰にアルカリ水溶液を混合する第1の工程と、該第1の工程で混合された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第2の工程と、該第2の工程で分離したろ液に水溶性硫化物を加える第3の工程と、該第3の工程で生成された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第4の工程とを備え、前記飛灰から重金属類を除去する飛灰の重金属類除去方法において、前記第1の工程を加熱して行なうことを特徴とする。 Based on this knowledge, the method for removing heavy metals from fly ash according to the present invention includes a first step of mixing an alkaline aqueous solution with the fly ash discharged from the waste treatment apparatus, and a mixture mixed in the first step. A second step of separating the liquid into a precipitate and a filtrate, a third step of adding a water-soluble sulfide to the filtrate separated in the second step, and a mixed solution produced in the third step In the method for removing heavy metals from fly ash, wherein the first step is performed by heating. .
すなわち、第1の工程により、飛灰中の鉛を主とした一部の重金属類がアルカリ水溶液中に溶出され、残りの重金属類は水酸化物として沈殿する。この沈殿物は第2の工程にて分離除去される。一方、第2の工程のろ液に、第3の工程において水溶性硫化物を加えることにより、ろ液中の鉛を主とする重金属類は、硫化物として沈殿する。この沈殿物を次の第4の工程にて分離することにより、鉛を主とする重金属類を分離して回収できる。 That is, in the first step, some heavy metals mainly containing lead in fly ash are eluted in the alkaline aqueous solution, and the remaining heavy metals are precipitated as hydroxides. This precipitate is separated and removed in the second step. On the other hand, by adding a water-soluble sulfide in the third step to the filtrate in the second step, heavy metals mainly containing lead in the filtrate are precipitated as sulfides. By separating the precipitate in the next fourth step, heavy metals mainly containing lead can be separated and recovered.
上記の場合において、第1の工程における混合液の加熱温度は、90℃以上、望ましくは100℃以上とすることができ、これにより、鉛の溶出率を一層向上させることができる。例えば、最終的に分離できる鉛の量は、飛灰中の鉛の量に対しておよそ60重量%〜85重量%とすることができる。また、アルカリ水溶液は、水酸化物イオンの濃度として、0.5モル/リットル以上、4モル/リットル以下とすることが好ましい。 In the above case, the heating temperature of the mixed solution in the first step can be 90 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, and the lead elution rate can be further improved. For example, the amount of lead that can be finally separated can be approximately 60% to 85% by weight with respect to the amount of lead in the fly ash. The alkaline aqueous solution preferably has a hydroxide ion concentration of 0.5 mol / liter or more and 4 mol / liter or less.
上述したように、本発明によれば、飛灰から鉛を高効率に除去できる。 As described above, according to the present invention, lead can be removed from fly ash with high efficiency.
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments.
図1に本発明の飛灰の重金属類除去方法の一実施の形態の処理工程図を示し、図2に、図1の飛灰の重金属類除去方法を適用した廃棄物処理システムの一実施形態の全体構成図を示す。 FIG. 1 shows a process diagram of an embodiment of a method for removing heavy metals from fly ash according to the present invention, and FIG. 2 shows an embodiment of a waste treatment system to which the method for removing heavy metals from fly ash in FIG. 1 is applied. The whole block diagram is shown.
図2において、廃棄物1は適当な大きさに粉砕されて熱分解反応器2に投入される。熱分解反応器2は、一端から投入される廃棄物1を低酸素雰囲気で加熱して熱分解しながら他端に移送し、他端から熱分解ガス3と熱分解残渣4を排出する。熱分解ガス3は、燃焼溶融炉5に供給されて燃焼される。熱分解残渣4には、熱分解により生成された熱分解カーボン等の可燃物と、廃棄物1に含まれていた金属片、ガラス、陶器、コンクリート片等の不燃物が含まれており、分別装置6にて熱分解カーボン7と他の不燃物に分別される。分別された熱分解カーボン7は燃焼溶融炉5に供給して燃焼処理することができる。燃焼溶融炉5では、熱分解ガス3及び熱分解カーボン7が燃焼処理される。この燃焼熱により、通常、熱分解ガス3及び熱分解カーボン7に含まれる灰分が溶融されてスラグとなり、炉壁を伝って炉底部から例えば水槽内に落下して固化された溶融スラグとして排出される。燃焼溶融炉5の燃焼排ガス8は、熱回収装置9に導かれて熱回収される。この熱回収装置9は、例えば、熱分解反応器2の熱分解熱源として用いる気体(例えば、空気)を加熱する熱交換器、及び発電等に用いる蒸気を発生する廃熱ボイラ等を含んで構成することができる。熱回収装置9から排出される排ガス10は、バグフィルタなどから構成される集塵装置11に導かれ、排ガス10に含まれる飛灰18が捕集される。集塵装置11から排出される排ガス12は、脱塩剤13が添加されてバグフィルタにより構成される脱塩装置14に導かれる。脱塩装置14においては、バグフィルタのろ布面に脱塩剤13の層が形成され、その脱塩剤層を通過する排ガス13中の塩素分及び硫黄分が脱塩剤13と反応して排ガス12から分離される。脱塩装置14を通過した排ガス15は誘引送風機16を介して煙突17から大気中に排出される。
In FIG. 2, the
一方、熱回収装置9において重力沈降した飛灰18及び集塵装置11により捕集された飛灰18は、重金属類除去装置20に導いて処理される。
On the other hand, the
次に、本実施形態の特徴である重金属類除去装置20について、図1を用いて説明する。図1に示すように、飛灰18にアルカリ水溶液を混合して飛灰中の重金属を抽出するアルカリ抽出工程25と、アルカリ抽出工程25で抽出された重金属を含む混合液を沈殿物とろ液とに分離する第1の固液分離工程27と、固液分離工程27で分離したろ液に水溶性硫化物を加える沈殿工程29と、沈殿工程29で生成された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第2の固液分離工程31から構成される。
Next, a heavy
アルカリ抽出工程25は、飛灰18に苛性ソーダなどのアルカリ水溶液を加えて混合攪拌するとともに加熱する。ここで、加熱する理由は、鉛の溶出率を高くするためである。この工程により、飛灰18中の鉛と一部の重金属類がアルカリ水溶液中に溶出される。飛灰は残りの重金属類の水酸化物とともに沈殿する。
In the
アルカリ抽出工程25における沈殿物は、第1の固液分離工程27にて分離除去される。分離された沈殿物33は、例えば、乾燥装置21を介して燃焼溶融炉5に戻して溶融スラグ化することができる。なお、乾燥を行なわずに炉に戻しても構わない。
The precipitate in the
次の沈殿工程29において、固液分離工程27から排出されるろ液に、水硫化ソーダ(NaHS)、硫化ソーダ(Na2S)などの水溶性硫化物が添加される。この添加量は、ろ液中の鉛の量に対し2当量以上の水溶性硫化物であればよい。これにより、鉛を主とする重金属類が硫化物として沈殿し、ろ液中の鉛はほぼ100%沈殿する。この沈殿工程29においては、特にpH調整の必要はなく、ろ液に対してそのまま水溶性硫化物を加えることで容易に鉛は沈殿する。
In the
沈殿工程29において生成される鉛を含む沈殿物は、第2の固液分離工程31にて分離除去される。これにより、鉛を主とする重金属類を分離除去できる。沈殿工程29で分離された沈殿物35には、鉛が高い含有率で含まれているから、例えば、山元還元して資源として利用することが可能である。あるいは、適宣必要な処理を行なった後、最終処分することができる。一方、固液分離工程31にて分離されたろ液には、飛灰18中の塩類が含まれるから、図示していない処理工程により、排水基準を満足するように脱塩処理等を行なって系外に排水する。
The precipitate containing lead produced in the
上述したように、本実施形態の重金属類除去方法によれば、飛灰中の重金属を抽出するアルカリ水溶液との混合液を加熱することにより、飛灰中の鉛を高い溶出率で抽出することができ、その鉛を含む抽出液に水溶性硫化物を加えて鉛を沈殿させて分離していることから、高い効率で鉛を分離、回収することができる。 As described above, according to the heavy metal removal method of the present embodiment, lead in fly ash is extracted at a high elution rate by heating a mixed solution with an alkaline aqueous solution for extracting heavy metals in fly ash. Since lead is precipitated and separated by adding a water-soluble sulfide to the lead-containing extract, lead can be separated and recovered with high efficiency.
ここで、アルカリ抽出工程25における処理条件の一つの実施例を次に示す。
Here, one example of the processing conditions in the
・加熱温度:90℃以上、望ましくは100℃以上
・アルカリ(NaOH)濃度:0.5モル/リットル
・固液比:飛灰/アルカリ水溶液=1/10
・攪拌時間:5分
この処理条件は、一例であり、例えば、アルカリ濃度、固液比及び攪拌時間は必要に応じて変更できる。
Heating temperature: 90 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher Alkali (NaOH) concentration: 0.5 mol / liter Solid-liquid ratio: Fly ash / alkaline aqueous solution = 1/10
-Stirring time: 5 minutes This processing condition is an example, for example, alkali concentration, solid-liquid ratio, and stirring time can be changed as needed.
次に、アルカリ抽出工程25における混合液を加熱することにより、鉛の溶出率が高くなることを示す実験データについて、図3及び図4を用いて説明する。ここで、図3は、実験に用いた飛灰の組成分析データの一例であり、鉛及び他の元素の含有量が示されている。図4は、アルカリ濃度が0.5モル/リットルの条件下にて、アルカリ抽出液の加熱温度と鉛溶出量との関係を示した図である。
Next, experimental data indicating that the elution rate of lead is increased by heating the mixed solution in the
図3に示す組成の飛灰を、上記実施例の条件にてアルカリ水溶液にて抽出処理した結果、図4に示すように、飛灰中の鉛の含有量に対して鉛が溶出した割合は、90℃では約60重量%、100℃では約85重量%であった。このように、飛灰とアルカリ水溶液の混合液を加熱することにより、鉛を高効率で溶出させることができる。なお、常温(25℃)のアルカリ水溶液に飛灰を混合した場合の鉛の溶出率は、約50%であるから、本実施例によれば、溶出率を大幅に向上できる。例えば、沈殿物35中の鉛の含有量は、図5の分析結果に示すように、82.5%であった。このことから、本実施形態によれば、飛灰18から選択的に鉛を除去することができる。
As a result of extracting the fly ash having the composition shown in FIG. 3 with an alkaline aqueous solution under the conditions of the above example, as shown in FIG. 4, the ratio of lead elution with respect to the lead content in the fly ash is The temperature was about 60% by weight at 90 ° C. and about 85% by weight at 100 ° C. Thus, lead can be eluted with high efficiency by heating the mixed liquid of fly ash and aqueous alkali solution. In addition, since the elution rate of lead at the time of mixing fly ash with the alkaline aqueous solution of normal temperature (25 degreeC) is about 50%, according to a present Example, an elution rate can be improved significantly. For example, the lead content in the precipitate 35 was 82.5% as shown in the analysis result of FIG. From this, according to this embodiment, lead can be selectively removed from the
また、上記実施例では、NaOHの濃度は0.5モル/リットルとしたが、図6に示す実験データから、0.5モル/リットル以上、4モル/リットル以下という条件で実施することが適当である。すなわち、図6は、NaOH濃度が鉛溶出量に及ぼす関係を表し、0.5モル/リットル未満では、あまり溶出率が高くないが、NaOH濃度が高くなるにつれて溶出率が増加していることがわかる。しかし、NaOH濃度が1モル/リットルを越えると鉛の溶出率が飽和する傾向にある。一方、NaOH濃度がおよそ4モル/リットルを超えて高くなると、NaOH水溶液の粘性が高くなり、沈殿物とろ液の固液分離に時間がかかることから、NaOH濃度の上限は4モル/リットルとするのが好ましい。 In the above examples, the concentration of NaOH was 0.5 mol / liter, but it is appropriate to carry out under the conditions of 0.5 mol / liter to 4 mol / liter from the experimental data shown in FIG. It is. That is, FIG. 6 shows the relationship between the NaOH concentration and the lead elution amount. When the concentration is less than 0.5 mol / liter, the elution rate is not so high, but the elution rate increases as the NaOH concentration increases. Recognize. However, when the NaOH concentration exceeds 1 mol / liter, the elution rate of lead tends to be saturated. On the other hand, when the NaOH concentration is higher than about 4 mol / liter, the viscosity of the NaOH aqueous solution increases, and solid-liquid separation of the precipitate and the filtrate takes time. Therefore, the upper limit of the NaOH concentration is 4 mol / liter. Is preferred.
以上説明したように、本実施形態によれば、飛灰から鉛を高効率に分離、回収することができる。 As described above, according to the present embodiment, lead can be separated and recovered from fly ash with high efficiency.
25 アルカリ抽出工程
27 固液分離工程
29 沈殿工程
31 固液分離工程
25
Claims (3)
前記第1の工程を加熱して行なうことを特徴とする飛灰の重金属類除去方法。 A first step of mixing an alkaline aqueous solution with fly ash discharged from a waste treatment apparatus, a second step of separating the mixed solution mixed in the first step into a precipitate and a filtrate, A third step of adding a water-soluble sulfide to the filtrate separated in step 2, and a fourth step of separating the mixed solution produced in the third step into a precipitate and a filtrate, In the heavy metal removal method of fly ash that removes heavy metals from fly ash,
A method for removing heavy metals from fly ash, wherein the first step is performed by heating.
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