JP2006289189A

JP2006289189A - 飛灰処理方法および装置

Info

Publication number: JP2006289189A
Application number: JP2005110114A
Authority: JP
Inventors: Akira Kitamura; 昭北村
Original assignee: JFE Plant and Service Corp
Current assignee: JFE Environmental Solutions Corp
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】飛灰の温度上昇およびＣＳ_２ガスの発生を抑制でき、しかも、混練帯を短くすることができる飛灰処理方法および装置を提供する。
【解決手段】廃棄物焼却炉の集塵装置で捕集された飛灰貯留槽１内の飛灰に、重金属安定剤貯留槽６から重金属安定剤を添加し、混練助剤としての氷粒を氷粒貯留槽８から、混練助剤供給手段としての氷粒定量供給装置９を介して加えて混練し、固化することによって、飛灰を安定化処理する。
【選択図】図１

Description

この発明は、廃棄物焼却炉の集塵装置で捕集された飛灰を安定化処理する際に、混練助剤として氷粒または雪を使用することによって、飛灰の温度上昇およびＣＳ_２ガスの発生を抑制でき、しかも、混練帯を短くすることができる飛灰処理方法および装置に関するものである。

一般廃棄物焼却炉や産業廃棄物焼却炉に設置された集塵装置では、飛灰と呼ばれる煤塵が捕集される。一般に飛灰は、鉛、水銀、カドミウム、セレン、砒素などの人体に有害な重金属を多く含むため、その有害性から特別管理廃棄物に指定されており、飛灰中の重金属が環境へ溶出しないように、溶融固化法、セメント固化法、薬剤処理法、酸抽出法の何れかによる安定化処理を施した後、管理型最終処分場へ埋め立て処分されるよう義務付けられている。

一般的には、キレート剤と呼ばれる重金属安定剤を飛灰に添加し、混練し、固化した後、管理型最終処分場に埋め立てられる場合が多い。重金属安定剤だけで重金属の溶出基準をクリアするには、飛灰中の重金属含有量１０００ｍｇ／ｋｇに対して、飛灰重量当り１〜２％の重金属安定剤を添加する必要があると言われており、通常、その単価が高いことから重金属安定剤の添加量を１０％以下に抑えるように工夫されている。

特に、ガス化溶融炉に代表される炉から出るアルカリ飛灰では、重金属含有量が１００００ｍｇ／ｋｇを超えることが珍しくないことから、少なくても１０％を超える添加が必要とされる計算になるが、酸性液を併用して重金属安定剤の添加量を下げる場合がある。

飛灰のｐＨが９〜１１、特に１０前後の領域は、鉛などの重金属が溶けださない不溶化領域であることはよく知られており、アルカリ性飛灰を処理する方法として、飛灰の混練時に硫酸アルミニウム（硫酸バンド）やポリ硫酸第二鉄の酸性液を添加し、飛灰のｐＨを１０前後に下げた後、重金属安定剤と混練助剤としての水とを添加して安定化させることは通常行われている。混練助剤は、飛灰を均一に混練するためのものである。

このように、飛灰中の重金属の安定化処理法としては、以下のものがある。

（１）重金属安定剤と水道水、工業用水、井戸水などの混練助剤とを添加して、混練し、固化する方法。

（２）重金属安定剤と水道水、工業用水、井戸水などの混練助剤に、さらに硫酸アルミニウムやポリ硫酸第二鉄の酸性液を添加して混練し、固化する方法。

何れの方法も混練助剤として水道水、工業用水、井戸水などの液体が使用されているが、飛灰および重金属安定剤は、以下のような特徴を有している。

（ａ）塩化水素ガス排出濃度低減のために排ガス中へ注入した消石灰と塩化水素ガスとの反応生成物である塩化カルシウムが飛灰中に多く含まれる。

（ｂ）重金属安定剤と水道水、工業用水、井戸水などを事前に混合しておくとゼリー状になって供給管内を閉塞させる場合がある。

（ｃ）重金属安定剤中には原料として添加されているＣＳ化合物が不安定な状態で存在し、温度上昇に伴ってＣＳ_２（二硫化炭素）ガス発生量も増加する。ＣＳ_２は、引火性が極めて強く、有毒である。

上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の特徴を捉えた上で、混練助剤として水道水、工業用水、井戸水などの液体を用いて、重金属安定剤や酸性剤を添加して飛灰を安定化処理する従来技術は、以下のような問題点があった。

（１）塩化カルシウムが水と接触すると発熱して、混練装置外表面が加熱されるため、混練装置に火傷防止用断熱材の養生が必要となって、設備費が嵩む。

（２）飛灰、水および重金属安定剤を混練装置の中で均一に混合させるためには、十分な混練帯の長さが必要であり、混練装置が大型化する。

（３）塩化カルシウムと水との接触による発熱に伴い、重金属安定剤から発生するＣＳ₂ガス量も多くなり、安全衛生上、好ましくない。

従って、この発明は、上記問題点（１）〜（３）を解決するためになされたものであって、混練助剤として氷粒または雪を使用することによって、飛灰の温度上昇およびＣＳ_２ガスの発生を抑制でき、しかも、混練帯を短くすることができる飛灰処理方法および装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１記載の発明は、廃棄物焼却炉の集塵装置で捕集された飛灰に重金属安定剤を添加し、混練助剤を加えて混練し、固化することによって、飛灰を安定化処理する際に、前記混練助剤として、氷粒または雪を使用することに特徴を有するものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、氷粒または雪は、天然または人工的に作られたものであることに特徴を有するものである。

請求項３記載の発明は、廃棄物焼却炉の集塵装置で捕集された飛灰に重金属安定剤を添加し、混練助剤を加えて混練し、固化することによって、飛灰を安定化処理する飛灰処理装置であって、前記混練助剤としての氷粒または雪の供給手段を有していることに特徴を有するものである。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、供給手段は、天然または人工的に作られた氷粒または雪を供給することに特徴を有するものである。

この発明によれば、以下のような効果がもたらされる。

（１）氷粒または雪の融解潜熱の利用により、混練装置外表面の温度上昇が抑止されるため火傷防止養生を行う必要がなくなり、その分、設備費が削減できる。

（２）氷粒または雪の利用により飛灰と重金属安定剤、場合によっては硫酸アルミニウムやポリ硫酸第二鉄の酸性液との均一混合が標準的混練装置の混練帯長さで可能となるので、設備が大型化することがない。

（３）氷粒または雪の融解潜熱の利用により重金属安定剤温度上昇が抑制されるので、ＣＳ_２ガス発生量が削減でき、安全である。

この発明をさらに説明する。

飛灰には、塩化水素ガス排出濃度低減のために、排ガス中へ注入した消石灰と塩化水素ガスとの反応生成物である塩化カルシウムが多く含まれる。混練装置において、飛灰と混練助剤としての水道水、工業用水、井戸水などの液体とが接触すると、飛灰中の塩化カルシウムと前記混練助剤との発熱反応が生じて、混練装置内の飛灰温度は、１００℃近くにも達する。これに伴って混練装置外表面の温度も上昇するため、安全上、混練装置外表面には、火傷防止用断熱材を張り付けるなどの養生が施されている。

しかし、水道水、工業用水、井戸水などの液体からなる混練助剤に代わって、氷粒または雪を混練助剤として利用すると、氷粒または雪の融解潜熱８０ｋｃａｌ／ｋｇが利用できるため、塩化カルシウムによる発熱と相殺されて、飛灰温度上昇が抑制される。なお、氷粒または雪の大きさは、平均粒径５ｍｍ程度とするのが好ましい。

このように、飛灰温度上昇の抑制によって混練装置外表面の温度上昇も生じないことから、混練装置外表面に施された火傷防止用断熱材を不要とすることができる。火傷防止用断熱材を不要とできることは、結果的に断熱材の材料費および施工費の削除をもたらし、設備費の削減となる。なお、使用する氷粒または雪は、水道水、工業用水、井戸水などの液体から作ったものでよい。

また、従来、重金属安定剤が水道水、工業用水、井戸水などの液体と混合されると、時間の経過と共にゼリー化するため、予め混合させずに混練装置の中で飛灰と共に混合させている。従って、混練装置の混練帯において、飛灰、重金属安定剤および水道水、工業用水、井戸水などの液体、場合によっては硫酸アルミニウムやポリ硫酸第二鉄の酸性液とを均一に混合しなければならない。均一混合がされないと、混合物の水分がばらついて不具合を生じる。例えば、極端に乾いた状態であると、固化できず粉状のままで飛散する恐れがある上、重金属安定剤の分散状態も悪くなるため、重金属溶出基準を満足できない場合がある。また水分が多すぎる状態であると液状のまま堆積し大きな塊となって扱いが困難となる。

しかし、水道水、工業用水、井戸水などの液体からなる混練助剤に代わって、氷粒または雪を混練助剤として利用すると、飛灰と固体同士との混合による分散性向上効果により均一な混合物が短い混練帯で得られる。

従って、標準的混練装置の混練帯長さで、飛灰と重金属安定剤と氷粒または雪からなる混練助剤と、場合によっては硫酸アルミニウムやポリ硫酸第二鉄の酸性液とが均一に混合された混練物を得ることが可能となる。この結果、設備の大型化が避けられる。

さらに、上述したように、混練装置内温度は、飛灰中に含まれる塩化カルシウムと水道水、工業用水、井戸水などの液体とが接触することによって、１００℃近くにも上昇する。一方、ジチオカルバミン酸塩を主成分とする一般的な重金属安定剤には、ＣＳ化合物が不安定な状態で存在するため、温度上昇に伴ってその不安定なＣＳ化合物が遊離し、ＣＳ_２ガスを発生する。ＣＳ_２ガス量は、温度上昇に伴って増加する傾向がある。

しかし、水道水、工業用水、井戸水などの液体からなる混練助剤に代わって、氷粒または雪を混練助剤として利用すると、氷粒または雪の融解潜熱８０ｋｃａｌ／ｋｇが利用できるため、塩化カルシウムによる発熱と相殺されて、飛灰温度上昇が抑制される。このように、温度上昇が抑えられることによって、ＣＳ_２ガスの発生も抑制され、安全作業が確保できる。

飛灰として一般廃棄物焼却炉の飛灰を用い、重金属安定剤として市販のジチオカルバミン酸塩系キレート剤を用い、混練助剤として水道水より作成した氷粒（平均粒径５ｍｍ以下）を用いた。そして、図１のブロック図で示される飛灰処理装置によって飛灰を処理した。

図１において、１は、飛灰貯留槽、２は、テーブルフィーダからなる飛灰定量供給装置、３は、二軸パドル式混練機からなる混練装置、４は、ベルトコンベヤかならる混練物乾燥・搬送装置、５は、バンカからなる乾燥固化物貯留槽、６は、重金属安定剤貯留槽、７は、ダイアフラム型定量ポンプからなる重金属安定剤定量供給装置、８は、氷粒貯留槽、９は、テーブルフィーダからなる氷粒定量供給装置、１０は、酸性液貯留槽、そして、１１は、酸性液定量供給装置である。

上記構成からなる飛灰処理装置によって、重金属安定剤および氷粒の添加量を種々変えて、飛灰の混練・固化処理を比較した。なお、酸性液は用いなかった。混練物の混合性評価としては、飛灰固化物の形状と共に重金属の溶出量に着目した。なお、評価する重金属としては、最も溶出への影響が高いとされる鉛とした。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、重金属安定剤添加量が２、３および５（wt.%）と氷粒添加量２７〜３０（wt.%）との添加量の組み合わせで、鉛の溶出量が土壌埋立基準値０．３ｍｇ／ｌ（リットル）未満を満足することが分かった。

また、鉛の溶出量が土壌埋立基準値０．３ｍｇ／ｌ（リットル）未満を満足した固化物の形状は、２０〜１００ｍｍ程度であり、水分が調整されて十分に混練されたことを確認できた。

また、混練装置内のＣＳ_２ガス濃度を計測した結果、混練助剤に水道水を使用した場合は、２〜５ｐｐｍ程度であったが、氷粒を使用した場合は、何れも０ｐｐｍであり、安全性が確認できた。

さらに、酸性液貯留槽１０から硫酸アルミニウムを酸化液として酸性液定量供給装置１１を介して添加して、飛灰のｐＨを下げた後、飛灰の混練・固化処理を行った結果、重金属安定剤の添加量を下げることができた。

飛灰処理装置を示すブロック図である。

符号の説明

１：飛灰貯留槽
２：飛灰定量供給装置
３：混練装置
４：混練物乾燥・搬送装置
５：乾燥固化物貯留槽
６：重金属安定剤貯留槽
７：重金属安定剤定量供給装置
８：氷粒貯留槽
９：氷粒定量供給装置
１０：酸性液貯留槽
１１：酸性液定量供給装置

Claims

廃棄物焼却炉の集塵装置で捕集された飛灰に重金属安定剤を添加し、混練助剤を加えて混練し、固化することによって、飛灰を安定化処理する際に、前記混練助剤として、氷粒または雪を使用することを特徴とする飛灰処理方法。
前記氷粒または雪は、天然または人工的に作られたものであることを特徴とする、請求項１記載の飛灰処理方法。
廃棄物焼却炉の集塵装置で捕集された飛灰に重金属安定剤を添加し、混練助剤を加えて混練し、固化することによって、飛灰を安定化処理する飛灰処理装置であって、前記混練助剤としての氷粒または雪の供給手段を有していることを特徴とする飛灰処理装置。
前記供給手段は、天然または人工的に作られた氷粒または雪を供給することを特徴とする、請求項３記載の飛灰処理装置。