JP2007083144A - 灰処理方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】 飛灰及び主灰を効率的に無害化し、さらに再資源化に適した灰性状とすることができる灰処理方法及びシステムを提供する。
【解決手段】 廃棄物を焼却処理する焼却炉１０から発生した飛灰３３及び主灰３６を処理する灰処理システムにおいて、焼却炉１０の排ガスが導入されるボイラ２０、減温塔２１、除塵装置２２を備えた排ガス処理系統と、飛灰３６を洗浄する飛灰水洗装置２４と、飛灰含有排水を脱水する脱水機２５と、脱水ケーキ３５を焼却炉１０に投入する脱水ケーキ返送ラインとを備えた飛灰処理系統と、主灰３６を粉砕する粉砕機２９と、粉砕した主灰３６を洗浄する主灰水洗装置３０とを備えた主灰処理系統と、を有し、前記主灰水洗装置３０から排出される排水３９の少なくとも一部を前記飛灰水洗装置２４に導入する構成とした。
【選択図】 図１
【解決手段】 廃棄物を焼却処理する焼却炉１０から発生した飛灰３３及び主灰３６を処理する灰処理システムにおいて、焼却炉１０の排ガスが導入されるボイラ２０、減温塔２１、除塵装置２２を備えた排ガス処理系統と、飛灰３６を洗浄する飛灰水洗装置２４と、飛灰含有排水を脱水する脱水機２５と、脱水ケーキ３５を焼却炉１０に投入する脱水ケーキ返送ラインとを備えた飛灰処理系統と、主灰３６を粉砕する粉砕機２９と、粉砕した主灰３６を洗浄する主灰水洗装置３０とを備えた主灰処理系統と、を有し、前記主灰水洗装置３０から排出される排水３９の少なくとも一部を前記飛灰水洗装置２４に導入する構成とした。
【選択図】 図１
Description
本発明は、一般廃棄物或いは産業廃棄物を焼却処理した際に発生する飛灰及び主灰を含む灰の処理に関し、特に、灰に含有される塩類、重金属類、ＤＸＮ類を低減し、処理後の灰をセメント、コンクリート製品等の原料として再利用に適した性状とする灰処理方法及びシステムに関する。
従来より、都市ごみや下水汚泥等の一般廃棄物又は各種工場から排出される産業廃棄物は、減容化及び無害化のために焼却により処理されている。一般に、焼却炉の炉底から排出される主灰や排ガスから捕集される飛灰の処理方法としては、埋め立て処理、溶融スラグ化、建築資材への再資源化などが挙げられる。特に近年では、これらの灰を人工骨材、植栽用土、路床材、路盤材、焼成タイルなどの製品に加工して有効利用することが求められている。焼却炉から排出される灰には、重金属類、ＤＸＮ類、ＳＯｘ、塩類等が含有されており、灰の用途に応じて、これらの物質を基準値以下まで低減する必要がある。重金属類、ＤＸＮ類は人体や環境に有害な物質であるため、どのような処理を施す場合でも低減することが求められ、さらにＳＯｘ、塩類は灰を再利用するに際して低減することが要求される。
焼却炉から排出される灰の処理を扱った技術については、各種提案、実用化されている。
例えば、特許文献１（特許第３４９２１９１号公報）、特許文献２（特開２０００−２２７２１４号公報）では、焼却炉から発生した飛灰を洗浄し、重金属類及び塩類を溶液側に移行させた後、脱水処理して焼却炉に戻してＤＸＮ類を熱分解する処理方法が開示されている。飛灰中の重金属類、塩類は水に溶出し易いため、水洗により除去し、溶出し難いＤＸＮ類は炉内へ再投入することにより熱分解して低減する。しかし、この方法では重金属類含有量の低減は不十分であり、また重金属類の溶出も土壌環境基準には至っていないのが実状である。塩類は水洗により低減可能であるが、灰を再資源化するためには、水洗のみでは不十分である。また、排ガス中和剤としてカルシウム系化合物を使用している場合、中和反応により生成したＣａＳＯ４は難溶性であるため、飛灰水洗後の脱水ケーキに残留してしまう。そのため、炉内への再投入で加熱された際にＳＯｘを発生し、排ガス中和剤の使用量が増加する。
例えば、特許文献１（特許第３４９２１９１号公報）、特許文献２（特開２０００−２２７２１４号公報）では、焼却炉から発生した飛灰を洗浄し、重金属類及び塩類を溶液側に移行させた後、脱水処理して焼却炉に戻してＤＸＮ類を熱分解する処理方法が開示されている。飛灰中の重金属類、塩類は水に溶出し易いため、水洗により除去し、溶出し難いＤＸＮ類は炉内へ再投入することにより熱分解して低減する。しかし、この方法では重金属類含有量の低減は不十分であり、また重金属類の溶出も土壌環境基準には至っていないのが実状である。塩類は水洗により低減可能であるが、灰を再資源化するためには、水洗のみでは不十分である。また、排ガス中和剤としてカルシウム系化合物を使用している場合、中和反応により生成したＣａＳＯ４は難溶性であるため、飛灰水洗後の脱水ケーキに残留してしまう。そのため、炉内への再投入で加熱された際にＳＯｘを発生し、排ガス中和剤の使用量が増加する。
灰の再利用に十分な程度まで塩類を低減することが困難な理由として、塩類が難溶性のフリーデル氏塩の形態で含有されることが挙げられる。フリーデル氏塩に含まれる塩素は水洗のみでは溶出せず、脱水後も固形分側に残留する。従って、水洗で除去できない難溶性塩類の対策として、特許文献３（特開平１０−１２８３０４号公報）等に開示されている方法がある。これは、灰塵の洗浄懸濁液にＣＯ２を導入し、塩素イオンの溶出を促進するとともに、重金属類を固定化する方法である。しかし、反応が過度に進むと重金属類が再溶出するという問題がある。
また、特許文献４（特開２００２−２８２６５０号公報）、特許文献５（特開２００２−２８４４３号公報）では、焼却炉からの排ガスにナトリウム系脱塩剤を投入して塩類と反応させ、反応生成物を含有する飛灰を捕集して水洗し、固形分を炉内へ再投入する方法が開示されている。
また、特許文献４（特開２００２−２８２６５０号公報）、特許文献５（特開２００２−２８４４３号公報）では、焼却炉からの排ガスにナトリウム系脱塩剤を投入して塩類と反応させ、反応生成物を含有する飛灰を捕集して水洗し、固形分を炉内へ再投入する方法が開示されている。
このように、焼却炉にて発生する主灰及び飛灰中には塩類、重金属類、及びＤＸＮ類等が含有されており、埋立て処理、或いは灰の再資源化のためにはこれらを低減することが課題とされていた。
埋立て処理をする場合には、重金属類及びＤＸＮ類等の有害物質のみを基準値以下まで低減することが求められるが、特に、再資源化に際してはそれ以上の厳しい基準が設けられていることが多い。例えば、灰をコンクリートとして再利用する場合には、重金属類及びＤＸＮ類の低減の他に、塩類濃度を１０００ｐｐｍ以下まで低減することが要求される。このように、灰を再利用する際の基準を十分に達成することは極めて困難であり、従来の灰処理技術では再資源化に適した方法はなかった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、飛灰及び主灰を効率的に無害化し、さらに再資源化に適した灰性状とすることができる灰処理方法及びシステムを提供することを目的とする。また、排ガス中和剤の使用量抑制、及び排水の発生量の低減を図り、低コストで高効率化された灰処理方法及びシステムを提供することを目的とする。
埋立て処理をする場合には、重金属類及びＤＸＮ類等の有害物質のみを基準値以下まで低減することが求められるが、特に、再資源化に際してはそれ以上の厳しい基準が設けられていることが多い。例えば、灰をコンクリートとして再利用する場合には、重金属類及びＤＸＮ類の低減の他に、塩類濃度を１０００ｐｐｍ以下まで低減することが要求される。このように、灰を再利用する際の基準を十分に達成することは極めて困難であり、従来の灰処理技術では再資源化に適した方法はなかった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、飛灰及び主灰を効率的に無害化し、さらに再資源化に適した灰性状とすることができる灰処理方法及びシステムを提供することを目的とする。また、排ガス中和剤の使用量抑制、及び排水の発生量の低減を図り、低コストで高効率化された灰処理方法及びシステムを提供することを目的とする。
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
廃棄物を焼却処理する焼却炉にて発生した飛灰及び主灰を処理する灰処理方法において、
前記飛灰を飛灰水洗装置で洗浄した後に脱水し、得られた脱水ケーキを前記焼却炉に投入する飛灰処理工程と、前記主灰を主灰水洗装置で洗浄する主灰処理工程と、を備えたことを特徴とする。
また、前記主灰処理工程にて、前記主灰から鉄、アルミ等の金属分の選別、該主灰の粉砕の少なくとも何れかを含む前処理を行った後に、該主灰を主灰水洗装置に導くようにしても良い。
廃棄物を焼却処理する焼却炉にて発生した飛灰及び主灰を処理する灰処理方法において、
前記飛灰を飛灰水洗装置で洗浄した後に脱水し、得られた脱水ケーキを前記焼却炉に投入する飛灰処理工程と、前記主灰を主灰水洗装置で洗浄する主灰処理工程と、を備えたことを特徴とする。
また、前記主灰処理工程にて、前記主灰から鉄、アルミ等の金属分の選別、該主灰の粉砕の少なくとも何れかを含む前処理を行った後に、該主灰を主灰水洗装置に導くようにしても良い。
本発明によれば、主灰を水洗することにより主灰中の塩類濃度を極めて低い値まで脱塩することができ、セメント、コンクリート等の再資源化に適した性状とすることができる。
また、飛灰を水洗することにより、飛灰中の塩類、重金属類、硫黄成分を液側に移行させることができる。飛灰中に残留するＤＸＮ類は、炉内に再投入され、高温の炉内を通過することによって熱分解により除去される。水洗後に残留する重金属類及び塩類も、炉内への再投入により揮散して排ガス側へ移行するため、主灰とともに排出される脱水ケーキ中の塩類、重金属類濃度は小さくなる。
さらに、飛灰を塊状の脱水ケーキとして炉内に投入するようにしたため、炉内で飛散し難く、安定した加熱が可能である。
また、飛灰を水洗することにより、飛灰中の塩類、重金属類、硫黄成分を液側に移行させることができる。飛灰中に残留するＤＸＮ類は、炉内に再投入され、高温の炉内を通過することによって熱分解により除去される。水洗後に残留する重金属類及び塩類も、炉内への再投入により揮散して排ガス側へ移行するため、主灰とともに排出される脱水ケーキ中の塩類、重金属類濃度は小さくなる。
さらに、飛灰を塊状の脱水ケーキとして炉内に投入するようにしたため、炉内で飛散し難く、安定した加熱が可能である。
また、前記主灰水洗装置から排出される排水の少なくとも一部を前記飛灰水洗装置に導入して、該排水で飛灰を洗浄することを特徴とする。
このように、主灰の洗浄に用いられた排水を飛灰の洗浄に再利用することにより、排水発生量を大幅に削減することができる。
一般的に、主灰中の塩類含有量は０．３〜２．０％であるのに対して、飛灰中の塩類含有量は７〜１５％と高い。そこで、本発明では主灰水洗装置から飛灰水洗装置への排水の流れを形成させ、主灰水洗装置では、塩類が含まれない洗浄用水で主灰を洗浄することにより、主灰中の塩類濃度を極めて低い値まで脱塩し、セメント・コンクリート原料等の再利用に適した性状とする。一方、飛灰水洗装置では、主灰水洗後の排水を用いて飛灰を洗浄する構成であるが、飛灰は炉内に再投入するため塩類が多少残留しても問題とならず、高濃度の塩類を含有する飛灰を粗洗浄するようになっている。
このように、主灰の洗浄に用いられた排水を飛灰の洗浄に再利用することにより、排水発生量を大幅に削減することができる。
一般的に、主灰中の塩類含有量は０．３〜２．０％であるのに対して、飛灰中の塩類含有量は７〜１５％と高い。そこで、本発明では主灰水洗装置から飛灰水洗装置への排水の流れを形成させ、主灰水洗装置では、塩類が含まれない洗浄用水で主灰を洗浄することにより、主灰中の塩類濃度を極めて低い値まで脱塩し、セメント・コンクリート原料等の再利用に適した性状とする。一方、飛灰水洗装置では、主灰水洗後の排水を用いて飛灰を洗浄する構成であるが、飛灰は炉内に再投入するため塩類が多少残留しても問題とならず、高濃度の塩類を含有する飛灰を粗洗浄するようになっている。
また、前記脱水ケーキを、前記焼却炉の廃棄物投入ホッパとは別に設けた脱水ケーキ投入手段から炉内の燃焼領域に直接投入することを特徴とする。
脱水ケーキを廃棄物投入ホッパから炉内へ供給した場合、脱水ケーキが廃棄物層下部を通過すると炉下部から導入する燃焼用空気にて冷却され、十分な加熱がなされず、脱水ケーキ中に塩類、重金属類が残存する恐れがあるが、本発明によれば脱水ケーキを炉内の主燃焼域に直接投入する構成であるため、より効果的な塩類、重金属類の揮散が実現される。
脱水ケーキを廃棄物投入ホッパから炉内へ供給した場合、脱水ケーキが廃棄物層下部を通過すると炉下部から導入する燃焼用空気にて冷却され、十分な加熱がなされず、脱水ケーキ中に塩類、重金属類が残存する恐れがあるが、本発明によれば脱水ケーキを炉内の主燃焼域に直接投入する構成であるため、より効果的な塩類、重金属類の揮散が実現される。
また、前記焼却炉からの排ガスを除塵装置に導入して前記飛灰を捕集するようにした灰処理方法であって、前記除塵装置の上流側にて排ガスにナトリウム系中和剤を供給することを特徴とする。
このように、酸性ガス中和剤としてナトリウム系中和剤を使用することにより、難溶性のＣａＳＯ４は生成せず、易溶性のＮａ２ＳＯ４が生成するため、これらは飛灰水洗装置にて液側に移行し、脱水ケーキに残留しない。これにより脱水ケーキ量が減り、炉内温度低下を和らげられるほか、加熱してもＳＯｘを発生しないため、排ガス中和剤使用量の低減が可能である。
このように、酸性ガス中和剤としてナトリウム系中和剤を使用することにより、難溶性のＣａＳＯ４は生成せず、易溶性のＮａ２ＳＯ４が生成するため、これらは飛灰水洗装置にて液側に移行し、脱水ケーキに残留しない。これにより脱水ケーキ量が減り、炉内温度低下を和らげられるほか、加熱してもＳＯｘを発生しないため、排ガス中和剤使用量の低減が可能である。
さらに、前記焼却炉からの排ガスを除塵装置に導入して前記飛灰を捕集するようにした灰処理方法であって、前記除塵装置の下流側の排ガスを少なくとも一部引き抜いて前記主灰水洗装置に導入し、該排ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させた後に、再度排ガス処理系統に戻すことを特徴とする。
このように排ガスを主灰水洗装置へ吹き込むことで、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できる。また、難溶性のＣｌ化合物であるフリーデル氏塩の溶出が期待できる。溶出した難溶性塩類は、主灰水洗装置にて洗い流される。
尚、前記主灰水洗装置内の塩類濃度を測定し、該測定した値に基づき排ガスを導入することが好ましく、これにより反応が過度に進むことがなく、重金属類の再溶出を防止できる。このとき、主灰の水洗に用いた排水を飛灰の水洗に再利用することが好ましく、これにより排水中に溶解したＣＯ２により飛灰に含まれるフリーデル氏塩の溶出も期待できる。
このように排ガスを主灰水洗装置へ吹き込むことで、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できる。また、難溶性のＣｌ化合物であるフリーデル氏塩の溶出が期待できる。溶出した難溶性塩類は、主灰水洗装置にて洗い流される。
尚、前記主灰水洗装置内の塩類濃度を測定し、該測定した値に基づき排ガスを導入することが好ましく、これにより反応が過度に進むことがなく、重金属類の再溶出を防止できる。このとき、主灰の水洗に用いた排水を飛灰の水洗に再利用することが好ましく、これにより排水中に溶解したＣＯ２により飛灰に含まれるフリーデル氏塩の溶出も期待できる。
さらにまた、前記廃棄物を前記焼却炉にて焼却処理するとともに、他の廃棄物をメタン発酵装置でメタン発酵処理する方法であって、前記メタン発酵処理にて発生した消化ガスの少なくとも一部を前記主灰水洗装置に導入し、該消化ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させることを特徴とする。
消化ガスに含有されるＣＯ２は３０〜４０％の高い濃度で存在し、これを有効利用することにより効果的な重金属類の固定化及び難溶性塩類の溶出が可能となる。また、消化ガスをアルカリ性の主灰水洗装置に導入することにより、消化ガスの脱硫も同時に行うことができる。
消化ガスに含有されるＣＯ２は３０〜４０％の高い濃度で存在し、これを有効利用することにより効果的な重金属類の固定化及び難溶性塩類の溶出が可能となる。また、消化ガスをアルカリ性の主灰水洗装置に導入することにより、消化ガスの脱硫も同時に行うことができる。
また、前記焼却炉からの排ガスを除塵装置に導入して前記飛灰を捕集するようにした灰処理方法であって、前記排ガスと前記主灰を固気接触させた後に、該主灰を前記主灰水洗装置にて洗浄することを特徴とする。
このように排ガス中のＣＯ２と主灰とを固気接触させることにより、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制、及び難溶性塩類の溶出が期待できる。さらに、本発明では固気接触としているため、反応が過度に進むことがなく、重金属類の再溶出を防止できる。
また、排ガス中の酸性成分が、アルカリ性の主灰と接触することにより中和反応がおこり、除塵装置の上流側で供給する排ガス中和剤の使用量を低減することができる。
このように排ガス中のＣＯ２と主灰とを固気接触させることにより、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制、及び難溶性塩類の溶出が期待できる。さらに、本発明では固気接触としているため、反応が過度に進むことがなく、重金属類の再溶出を防止できる。
また、排ガス中の酸性成分が、アルカリ性の主灰と接触することにより中和反応がおこり、除塵装置の上流側で供給する排ガス中和剤の使用量を低減することができる。
さらに、前記主灰水洗装置からの排水、前記飛灰水洗装置からの排水、及び前記飛灰の脱水により生じた排水のうち少なくとも何れかの一部を、前記除塵装置の上流側に設けられた減温塔に導入することを特徴とする。
これにより、排ガス中和剤の使用量を抑制できるとともに、系外へ排出する排水量を削減できる。
これにより、排ガス中和剤の使用量を抑制できるとともに、系外へ排出する排水量を削減できる。
また、廃棄物を焼却処理する焼却炉から発生した飛灰及び主灰を処理する灰処理システムにおいて、
前記飛灰を洗浄する飛灰水洗装置と、該飛灰水洗装置からの飛灰含有排水を脱水する脱水機と、該脱水により得られた脱水ケーキを前記焼却炉に投入する脱水ケーキ返送ラインとを備えた飛灰処理系統と、
前記主灰を洗浄する主灰水洗装置とを備えた主灰処理系統と、を有することを特徴とする。
このとき、前記主灰処理系統が、前記主灰水洗装置の前段に、前記主灰を粉砕する粉砕機、前記主灰から鉄、アルミ等の金属分を選別除去する選別装置のうち少なくとも何れかを備えるようにしても良い。
前記飛灰を洗浄する飛灰水洗装置と、該飛灰水洗装置からの飛灰含有排水を脱水する脱水機と、該脱水により得られた脱水ケーキを前記焼却炉に投入する脱水ケーキ返送ラインとを備えた飛灰処理系統と、
前記主灰を洗浄する主灰水洗装置とを備えた主灰処理系統と、を有することを特徴とする。
このとき、前記主灰処理系統が、前記主灰水洗装置の前段に、前記主灰を粉砕する粉砕機、前記主灰から鉄、アルミ等の金属分を選別除去する選別装置のうち少なくとも何れかを備えるようにしても良い。
また、前記主灰水洗装置から排出される排水の少なくとも一部を前記飛灰水洗装置に導入する排水再利用ラインを設けたことを特徴とする。
また、前記焼却炉の廃棄物投入ホッパとは別に、前記脱水ケーキ返送ラインからの脱水ケーキを炉内の燃焼領域に直接投入する脱水ケーキ投入手段を設けたことを特徴とする。
さらに、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記除塵装置の上流側に、前記排ガスにナトリウム系中和剤を供給する手段を設けたことを特徴とする。
また、前記焼却炉の廃棄物投入ホッパとは別に、前記脱水ケーキ返送ラインからの脱水ケーキを炉内の燃焼領域に直接投入する脱水ケーキ投入手段を設けたことを特徴とする。
さらに、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記除塵装置の上流側に、前記排ガスにナトリウム系中和剤を供給する手段を設けたことを特徴とする。
また、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記除塵装置の下流側から少なくとも一部引き抜いた排ガスを前記主灰水洗装置に導入する手段を設け、該排ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させた後に、該主灰水洗装置からの排ガスを前記ボイラと前記除塵装置の間に戻すことを特徴とする。
尚、飛灰は、ボイラ、減温塔、除塵装置から回収されるものとする。
また、前記廃棄物のうち、高カロリー廃棄物を前記焼却炉で焼却処理し、低カロリー廃棄物をメタン発酵装置でメタン発酵処理するシステムであって、
前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を前記主灰水洗装置に導入する手段を設け、該消化ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させることを特徴とする。尚、前記高カロリー廃棄物とは、プラスチック等の低含水率の廃棄物で、前記低カロリー廃棄物とは、生ごみ等の高含水率の廃棄物である。
前記除塵装置の下流側から少なくとも一部引き抜いた排ガスを前記主灰水洗装置に導入する手段を設け、該排ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させた後に、該主灰水洗装置からの排ガスを前記ボイラと前記除塵装置の間に戻すことを特徴とする。
尚、飛灰は、ボイラ、減温塔、除塵装置から回収されるものとする。
また、前記廃棄物のうち、高カロリー廃棄物を前記焼却炉で焼却処理し、低カロリー廃棄物をメタン発酵装置でメタン発酵処理するシステムであって、
前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を前記主灰水洗装置に導入する手段を設け、該消化ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させることを特徴とする。尚、前記高カロリー廃棄物とは、プラスチック等の低含水率の廃棄物で、前記低カロリー廃棄物とは、生ごみ等の高含水率の廃棄物である。
さらに、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記主灰水洗装置の上流側に、前記除塵装置の下流側から引き抜いた排ガスを導入して前記主灰と固気接触させる反応器を設け、該反応器からの排ガスを前記ボイラと前記除塵装置の間に戻すことを特徴とする。
さらにまた、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記除塵装置の上流側に、前記主灰水洗装置より上流側から導いた前記主灰を導入して前記排ガスを固気接触させる反応器を設け、該反応器から排出される主灰を前記主灰水洗装置に導入することを特徴とする。
前記主灰水洗装置の上流側に、前記除塵装置の下流側から引き抜いた排ガスを導入して前記主灰と固気接触させる反応器を設け、該反応器からの排ガスを前記ボイラと前記除塵装置の間に戻すことを特徴とする。
さらにまた、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記除塵装置の上流側に、前記主灰水洗装置より上流側から導いた前記主灰を導入して前記排ガスを固気接触させる反応器を設け、該反応器から排出される主灰を前記主灰水洗装置に導入することを特徴とする。
また、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記主灰水洗装置からの排水、前記飛灰水洗装置からの排水、及び前記脱水機にて分離された排水のうち少なくとも何れかの一部を、前記減温塔に導入することを特徴とする。
また、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記飛灰水洗装置からの排水の少なくとも一部を膜分離する膜分離装置を設け、該膜分離により塩類を分離除去した排水を前記減温塔に導入することを特徴とする。このように、膜分離装置を設けることにより、塩類が系内で蓄積することを防止できる。
前記主灰水洗装置からの排水、前記飛灰水洗装置からの排水、及び前記脱水機にて分離された排水のうち少なくとも何れかの一部を、前記減温塔に導入することを特徴とする。
また、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記飛灰水洗装置からの排水の少なくとも一部を膜分離する膜分離装置を設け、該膜分離により塩類を分離除去した排水を前記減温塔に導入することを特徴とする。このように、膜分離装置を設けることにより、塩類が系内で蓄積することを防止できる。
さらにまた、前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記飛灰水洗装置からの排水及び前記脱水機にて分離された排水のうち少なくとも何れかの一部にＣＯ２を供給して重曹の結晶を製造する手段を設け、該製造した重曹を排ガス中和剤として前記除塵装置の上流側に供給することを特徴とする。これにより、排水中に含まれるＮａ分が重曹の結晶として析出するため、排ガス中和剤として再利用可能になる。
前記飛灰水洗装置からの排水及び前記脱水機にて分離された排水のうち少なくとも何れかの一部にＣＯ２を供給して重曹の結晶を製造する手段を設け、該製造した重曹を排ガス中和剤として前記除塵装置の上流側に供給することを特徴とする。これにより、排水中に含まれるＮａ分が重曹の結晶として析出するため、排ガス中和剤として再利用可能になる。
以上記載のごとく本発明によれば、主灰を水洗するようにしたため、主灰に含有される塩類濃度を極めて小さくすることができ、灰の再資源化に適した性状とすることができる。
また、飛灰を炉内に再投入して系外へ排出しない構成としたため、処理が簡易化するとともに、水洗後の飛灰中に残存するＤＸＮ類が熱分解除去され、塩類、重金属類が揮散して排ガス側に移行する。
また、主灰の水洗に用いた排水を飛灰の水洗に再利用することによって、排水の発生量を大幅に抑制可能である。
さらに、脱水ケーキを炉内に直接投入する構成により、脱水ケーキの安定加熱が可能となり、より効果的な塩類、重金属類の揮散が実現される。
また、排ガス中和剤としてＮａ系中和剤を使用することにより、難溶性のＣａＳＯ４が生成されず、硫黄成分が系内に蓄積しない。
さらに、排ガス中のＣＯ２を主灰と接触させることにより、難溶性塩類の溶出が期待できるとともに、重金属類の固定化が期待できる。
さらにまた、焼却炉に併設したメタン発酵装置からの消化ガスを主灰水洗装置に導入する構成により、高濃度のＣＯ２が主灰と接触し、難溶性塩類の溶出及び重金属類の固定化が効果的になされる。
また、系内にて発生した排水を減温塔から吹き込むことにより、排水量の低減及び中和剤使用量の抑制が図れ、低コスト化が可能となる。
また、飛灰を炉内に再投入して系外へ排出しない構成としたため、処理が簡易化するとともに、水洗後の飛灰中に残存するＤＸＮ類が熱分解除去され、塩類、重金属類が揮散して排ガス側に移行する。
また、主灰の水洗に用いた排水を飛灰の水洗に再利用することによって、排水の発生量を大幅に抑制可能である。
さらに、脱水ケーキを炉内に直接投入する構成により、脱水ケーキの安定加熱が可能となり、より効果的な塩類、重金属類の揮散が実現される。
また、排ガス中和剤としてＮａ系中和剤を使用することにより、難溶性のＣａＳＯ４が生成されず、硫黄成分が系内に蓄積しない。
さらに、排ガス中のＣＯ２を主灰と接触させることにより、難溶性塩類の溶出が期待できるとともに、重金属類の固定化が期待できる。
さらにまた、焼却炉に併設したメタン発酵装置からの消化ガスを主灰水洗装置に導入する構成により、高濃度のＣＯ２が主灰と接触し、難溶性塩類の溶出及び重金属類の固定化が効果的になされる。
また、系内にて発生した排水を減温塔から吹き込むことにより、排水量の低減及び中和剤使用量の抑制が図れ、低コスト化が可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１に本実施例１に係る灰処理システムの全体構成図を示す。同図を参照して本実施例１に係るシステムの具体的構成及び全体フローを説明する。
まず、都市ごみ、汚泥、産業廃棄物等のごみ３１は、ストーカ式焼却炉１０にて焼却処理される。該ストーカ式焼却炉１０は、ごみ投入ホッパ１１と、該ごみ投入ホッパ１１から投入されたごみ３１を攪拌しながら炉内を移送させる火格子１２と、該火格子１２の下方から燃焼用空気（一次空気）１５を導入する一次空気導入口１３と、火格子上に形成された一次燃焼室１６と、燃焼後の主灰３６を排出する主灰排出口１４と、前記一次燃焼室１６の上方に形成され、二次空気１７の導入によりガス中の未燃分を完全燃焼させる二次燃焼室１８と、主灰排出口１４より排出された主灰３６を冷却する灰冷却装置２７と、を備える。本実施例では、一例としてストーカ式焼却炉１０につき記載したが、これに限定されるものではなく、流動床式焼却炉、回転キルン式焼却炉等、他の焼却炉であっても良い。
まず、都市ごみ、汚泥、産業廃棄物等のごみ３１は、ストーカ式焼却炉１０にて焼却処理される。該ストーカ式焼却炉１０は、ごみ投入ホッパ１１と、該ごみ投入ホッパ１１から投入されたごみ３１を攪拌しながら炉内を移送させる火格子１２と、該火格子１２の下方から燃焼用空気（一次空気）１５を導入する一次空気導入口１３と、火格子上に形成された一次燃焼室１６と、燃焼後の主灰３６を排出する主灰排出口１４と、前記一次燃焼室１６の上方に形成され、二次空気１７の導入によりガス中の未燃分を完全燃焼させる二次燃焼室１８と、主灰排出口１４より排出された主灰３６を冷却する灰冷却装置２７と、を備える。本実施例では、一例としてストーカ式焼却炉１０につき記載したが、これに限定されるものではなく、流動床式焼却炉、回転キルン式焼却炉等、他の焼却炉であっても良い。
前記ストーカ式焼却炉１０の後段にはボイラ２０が配設されており、焼却炉１０からの排ガスはボイラ２０にて熱回収された後、減温塔２１に導入される。該減温塔２１では、冷却水の噴霧により排ガスの冷却が行われる。減温塔２１にて冷却された排ガスは、除塵装置２２に導入される。該除塵装置２２には、バグフィルタ、サイクロン式集塵機、電気集塵機等が用いられるが、好適にはバグフィルタを用いる。このとき、除塵装置２２の上流側の排ガス管路若しくは減温塔２１にて排ガス中和剤３２が噴霧される。中和剤３２は、排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスを中和反応により除去する薬剤であり、例えば、消石灰（ＣａＯＨ２）、或いは苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や重曹（ＮａＨＣＯ３）等のＮａ系中和剤などのアルカリ性の中和剤が、単独若しくは複数併用して使用される。前記除塵装置２２にて飛灰３３が除去された排ガスは、煙突２３から系外へ排出される。また、除塵装置の後段に、触媒反応塔を設置することもある。
さらに本実施例の特徴的な構成として、前記ボイラ２０、前記減温塔２１、若しくは前記除塵装置２２等にて回収された飛灰３３を処理する飛灰処理系統と、前記ストーカ式焼却炉１０の炉底から排出される主灰３６を処理する主灰処理系統とを備えている。
飛灰処理系統は、前記回収された飛灰３３を水洗する飛灰水洗装置２４と、該水洗した飛灰を脱水する脱水機２５と、を備え、さらに脱水機２５にて生じた排水を処理する排水処理設備２６を備えている。
前記飛灰水洗装置２４は、水槽内に給水３４された洗浄用水により飛灰３３を水洗処理する装置である。このとき、必要に応じて撹拌手段を設け、撹拌しながら水洗すると良い。水洗時のＬ／Ｓ（液体／固体比）は、３〜７程度が好ましい。該飛灰水洗装置２４は、バッチ式、連続式の何れの方式を用いることもできるが、本実施例ではバッチ式の水洗装置が好ましい。該バッチ式の水洗装置では、複数回洗浄を行うことでより効果的な洗浄が可能となり、低コストとなる。望ましくは、１回目の水洗ではＬ／Ｓを小さくし、２回目以降はＬ／Ｓを１回目と同等以上とする。これは、塩類の略１００％が水に溶解するが、脱水ケーキの付着水に残るため、１回目で溶解させて脱水した後、２回目以降でこの付着水を除去することになるためである。複数回の洗浄は、一つの装置で行っても良いし、複数個の装置を直列に並べて用いてもよい。また、バッチ式の水洗装置の場合、複数の水洗用水槽を設けて交互に運転することが好ましい。
飛灰処理系統は、前記回収された飛灰３３を水洗する飛灰水洗装置２４と、該水洗した飛灰を脱水する脱水機２５と、を備え、さらに脱水機２５にて生じた排水を処理する排水処理設備２６を備えている。
前記飛灰水洗装置２４は、水槽内に給水３４された洗浄用水により飛灰３３を水洗処理する装置である。このとき、必要に応じて撹拌手段を設け、撹拌しながら水洗すると良い。水洗時のＬ／Ｓ（液体／固体比）は、３〜７程度が好ましい。該飛灰水洗装置２４は、バッチ式、連続式の何れの方式を用いることもできるが、本実施例ではバッチ式の水洗装置が好ましい。該バッチ式の水洗装置では、複数回洗浄を行うことでより効果的な洗浄が可能となり、低コストとなる。望ましくは、１回目の水洗ではＬ／Ｓを小さくし、２回目以降はＬ／Ｓを１回目と同等以上とする。これは、塩類の略１００％が水に溶解するが、脱水ケーキの付着水に残るため、１回目で溶解させて脱水した後、２回目以降でこの付着水を除去することになるためである。複数回の洗浄は、一つの装置で行っても良いし、複数個の装置を直列に並べて用いてもよい。また、バッチ式の水洗装置の場合、複数の水洗用水槽を設けて交互に運転することが好ましい。
前記飛灰水洗装置２４では、飛灰中に含有される重金属類と、水に溶出し易い塩類及び硫黄成分を同時に除去する。これにより重金属類、塩類は液側に移行し、脱水機２５により固液分離されて排水に含有されて排水処理設備２６に送給される。このとき、実験によれば飛灰中に含有されるＣｌの約９０〜１００％、Ｐｂの約２０〜５０％が液側に移行した。前記排水処理設備２６は、主に重金属類を除去する装置からなり、例えばキレート処理、凝集沈殿処理、さらに高度水処理等が行われる。排水処理後の排水は放流される。
前記脱水機２５にて、飛灰中のＤＸＮ類は水に難溶であるため、固形物側に残留する。
脱水機２５により固液分離された固形物、即ち脱水ケーキ３５は、焼却炉１０のごみピット若しくはその後段の投入ホッパ１１に導かれ、炉内へ再投入される。脱水ケーキ３５は、炉内への再投入によりＤＸＮ類が熱分解して除去されるとともに、残留するＰｂ等の重金属類、塩類が揮発して排ガス側に移行する。このとき、飛灰３３は脱水機２５にてケーキ状の塊である脱水ケーキ３５として炉に返送されるため、炉内に再投入されても再飛散し難い。
前記脱水機２５にて、飛灰中のＤＸＮ類は水に難溶であるため、固形物側に残留する。
脱水機２５により固液分離された固形物、即ち脱水ケーキ３５は、焼却炉１０のごみピット若しくはその後段の投入ホッパ１１に導かれ、炉内へ再投入される。脱水ケーキ３５は、炉内への再投入によりＤＸＮ類が熱分解して除去されるとともに、残留するＰｂ等の重金属類、塩類が揮発して排ガス側に移行する。このとき、飛灰３３は脱水機２５にてケーキ状の塊である脱水ケーキ３５として炉に返送されるため、炉内に再投入されても再飛散し難い。
一方、主灰処理系統は、焼却炉１０から排出された主灰３６から鉄、アルミニウムを選別する選別装置２８と、主灰２９を粉砕して細粒化する粉砕機２９と、該粉砕した主灰を水洗する主灰水洗装置３０と、を備えている。主灰３６は飛灰３３と異なり粒径が大きく、表面積が小さいため、２〜５ｍｍ程度に粉砕することが好適である。尚、選別装置２８、粉砕機２９は本実施例に記載した構成が最も好適であるが、これらは適宜設置するようにし、またその配置構成は特に限定されない。
前記主灰水洗装置３０は、上記した飛灰水洗装置２４と略同様の構成を有する。さらに本実施例では、該主灰水洗装置３０へ給水３７され水洗に使用された排水３９は、前記飛灰水洗装置２４に導入して、飛灰３３の水洗に再利用する。このとき、該排水３９の少なくとも一部を再利用するが、好ましくは全量を再利用にまわすと良い。尚、前記主灰水洗装置３０から排出される排水３９は、飛灰水洗装置２４に送給せずに、排水処理設備２６にて処理して系外へ排出するようにしても良い。
前記主灰水洗装置３０は、上記した飛灰水洗装置２４と略同様の構成を有する。さらに本実施例では、該主灰水洗装置３０へ給水３７され水洗に使用された排水３９は、前記飛灰水洗装置２４に導入して、飛灰３３の水洗に再利用する。このとき、該排水３９の少なくとも一部を再利用するが、好ましくは全量を再利用にまわすと良い。尚、前記主灰水洗装置３０から排出される排水３９は、飛灰水洗装置２４に送給せずに、排水処理設備２６にて処理して系外へ排出するようにしても良い。
このように、主灰水洗装置３０にて主灰３６を水洗することにより、主灰中の塩類濃度が極めて低い値まで低減し、セメント・コンクリート製品等土木資材への原料化３８に適した性状とすることができる。
また、主灰水洗装置３０にて主灰３６の水洗に用いられた排水３９を飛灰水洗装置２４に送給して再利用することにより、排水発生量を大幅に削減することができる。
一般的に、主灰３６中の塩類含有量は０．３〜２．０％であるのに対して、飛灰３３中の塩類含有量は７〜１５％と高い。そこで、主灰水洗装置３０では、塩類が含まれない洗浄用水で主灰３６を洗浄することにより、主灰３６の塩類除去率を極めて高くすることができ、セメント・コンクリート原料等の再資源化に適した性状とすることができる。一方、飛灰水洗装置２４では、主灰水洗後の排水を用いて飛灰３３を洗浄する構成であるが、飛灰３３は炉内に再投入するため塩類が多少残留しても問題とならず、高濃度の塩類を含有する飛灰３３を粗洗浄するようになっている。
また、脱水ケーキ３５として炉内に再投入される飛灰は、高温の炉内を通過することによりＤＸＮ類が熱分解して除去され、重金属類及び塩類が揮散して排ガス側へ移行するため、主灰３６とともに排出される脱水ケーキ３５中の塩類、重金属類濃度は小さくなる。
また、主灰水洗装置３０にて主灰３６の水洗に用いられた排水３９を飛灰水洗装置２４に送給して再利用することにより、排水発生量を大幅に削減することができる。
一般的に、主灰３６中の塩類含有量は０．３〜２．０％であるのに対して、飛灰３３中の塩類含有量は７〜１５％と高い。そこで、主灰水洗装置３０では、塩類が含まれない洗浄用水で主灰３６を洗浄することにより、主灰３６の塩類除去率を極めて高くすることができ、セメント・コンクリート原料等の再資源化に適した性状とすることができる。一方、飛灰水洗装置２４では、主灰水洗後の排水を用いて飛灰３３を洗浄する構成であるが、飛灰３３は炉内に再投入するため塩類が多少残留しても問題とならず、高濃度の塩類を含有する飛灰３３を粗洗浄するようになっている。
また、脱水ケーキ３５として炉内に再投入される飛灰は、高温の炉内を通過することによりＤＸＮ類が熱分解して除去され、重金属類及び塩類が揮散して排ガス側へ移行するため、主灰３６とともに排出される脱水ケーキ３５中の塩類、重金属類濃度は小さくなる。
図２に本実施例２に係る灰処理システムの全体構成図を示す。以下図２〜図１１に示した実施例２〜実施例９において、実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図２において、実施例１と異なる構成は、飛灰３３を水洗、脱水して生成された脱水ケーキ３５を焼却炉１０へ再投入する際に、ごみ投入ホッパ１１とは異なる位置に設けられた脱水ケーキ投入装置４０より脱水ケーキ３５を炉内へ投入する構成にある。
図２において、実施例１と異なる構成は、飛灰３３を水洗、脱水して生成された脱水ケーキ３５を焼却炉１０へ再投入する際に、ごみ投入ホッパ１１とは異なる位置に設けられた脱水ケーキ投入装置４０より脱水ケーキ３５を炉内へ投入する構成にある。
前記脱水ケーキ投入装置４０の一例を図３に示す。同図に示すように、炉壁に設けられた脱水ケーキ投入装置４０は、逐次供給される脱水ケーキ３５を回転羽根４０ａによりごみ層部で燃焼が活発な領域へ飛ばすようになっている。回転羽根４０ａは、脱水ケーキ３５の散布方向と範囲、繰り出し量を調整可能な構成を有する。脱水ケーキ中のＣｌ、Ｐｂは１１００℃まで加熱されると９０％以上揮散するため、本実施例のように脱水ケーキ３５を炉内の燃焼領域に直接投入することで、より効果的な塩類、重金属類の揮散が実現される。
図４に本実施例３に係る灰処理システムの全体構成図を示す。本実施例３は、実施例１の構成に加えて、焼却炉１０から排出される排ガスに使用する排ガス中和剤として、Ｎａ系中和剤３２ａを用いる構成を備えている。該Ｎａ系中和剤３２ａは除塵装置２２の上流側、好ましくは減温塔２１と除塵装置２２の間で供給する。
Ｎａ系中和剤３２ａとしては、重曹（ＮａＨＣＯ３）、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）等が挙げられ、これらが単独若しくは複数併用して使用される。このとき、重曹単独の使用は高価であるため、苛性ソーダと重曹の併用が好ましい。また、Ｎａ系中和剤３２ａの供給方法としては、消石灰スラリーの減温塔２１への供給と重曹の除塵装置２２前への供給、重曹単独の除塵装置２２前への供給、苛性ソーダの減温塔２１への供給と重曹の除塵装置２２前への供給、等が挙げられる。
Ｎａ系中和剤３２ａとしては、重曹（ＮａＨＣＯ３）、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）等が挙げられ、これらが単独若しくは複数併用して使用される。このとき、重曹単独の使用は高価であるため、苛性ソーダと重曹の併用が好ましい。また、Ｎａ系中和剤３２ａの供給方法としては、消石灰スラリーの減温塔２１への供給と重曹の除塵装置２２前への供給、重曹単独の除塵装置２２前への供給、苛性ソーダの減温塔２１への供給と重曹の除塵装置２２前への供給、等が挙げられる。
焼却炉１０からの排ガスは、減温塔２１にて減温された後にＮａ系中和剤３２ａを供給され、排ガス中の酸性成分が中和された後に除塵装置２２にて飛灰３３が捕集される。
本実施例のごとく、排ガス中和剤としてＮａ系中和剤３２ａを使用することにより、難溶性のＣａＳＯ４は生成せず、易溶性のＮａ２ＳＯ４が生成するため、これらは飛灰水洗装置２４にて液側に移行し、脱水ケーキ３５に残留しない。これにより、脱水ケーキ量が減り炉内温度低下を和らげられるほか、加熱してもＳＯｘを発生しないため、中和剤使用量の低減が可能である。
本実施例のごとく、排ガス中和剤としてＮａ系中和剤３２ａを使用することにより、難溶性のＣａＳＯ４は生成せず、易溶性のＮａ２ＳＯ４が生成するため、これらは飛灰水洗装置２４にて液側に移行し、脱水ケーキ３５に残留しない。これにより、脱水ケーキ量が減り炉内温度低下を和らげられるほか、加熱してもＳＯｘを発生しないため、中和剤使用量の低減が可能である。
図５に本実施例４に係る灰処理システムの全体構成図を示す。本実施例４の特徴的構成は、主灰水洗装置３０へ二酸化炭素（ＣＯ２）を供給する構成である。ＣＯ２は外部から供給するようにしても良いし、図示されるように排ガス４５を導いて供給するようにしても良い。排ガスを利用する場合、除塵装置２２の後段（※１）より一部引き抜き、主灰水洗装置３０に供給する。このとき、主灰水洗装置３０に設けられ、装置内の塩類濃度を測定するセンサ４４と、排ガス４５を主灰水洗装置３０に導入する排ガス導入ライン上に設けられ、該排ガス４５を主灰水洗装置３０に導くブロワ４２と、排ガス量を調整するダンパ４３と、を備えることが好ましい。前記センサ４４は、例えばｐＨ測定センサ、電気伝導率測定センサ等が挙げられる。この構成を用いて、主灰水洗装置３０内の洗浄用水の塩類濃度に基づきダンパ４３を開閉制御し、該装置３０内への排ガス供給量を調整する。
一般に、焼却炉１０からの排ガス４５中の二酸化炭素濃度は１０％程度であり、該排ガス４５を主灰水洗装置３０に吹き込むことで重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できる。また難溶性のＣｌ化合物であるフリーデル氏塩の溶出が期待できる（下記反応式（１）参照）。
３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２・１０Ｈ２Ｏ＋３ＣＯ２
→３ＣａＣＯ３＋２Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＣｌ２＋７Ｈ２Ｏ ・・・（１）
主灰水洗装置３０を通過させた排ガス４８は、主灰からの微粒子を同伴する場合があるため、除塵装置２２の上流側へ戻す。微粒子が少ない場合には、除塵装置２２の下流に戻してもよい。
このように、本実施例によれば、排ガス中のＣＯ２を利用して重金属類を固定化するとともに難溶性塩類の溶出を促進することが可能となる。また、主灰水洗装置３０内の塩類濃度に基づき排ガス供給量を調整することにより、過剰に反応が進んで重金属類が再溶出することを防止できる。
３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２・１０Ｈ２Ｏ＋３ＣＯ２
→３ＣａＣＯ３＋２Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＣｌ２＋７Ｈ２Ｏ ・・・（１）
主灰水洗装置３０を通過させた排ガス４８は、主灰からの微粒子を同伴する場合があるため、除塵装置２２の上流側へ戻す。微粒子が少ない場合には、除塵装置２２の下流に戻してもよい。
このように、本実施例によれば、排ガス中のＣＯ２を利用して重金属類を固定化するとともに難溶性塩類の溶出を促進することが可能となる。また、主灰水洗装置３０内の塩類濃度に基づき排ガス供給量を調整することにより、過剰に反応が進んで重金属類が再溶出することを防止できる。
図６に本実施例５に係る灰処理システムの全体構成図を示す。本実施例５の特徴的構成は、メタン発酵装置５０を併設したシステムであって、該メタン発酵装置５０にて発生した消化ガス５１を主灰水洗装置３０に供給し、該消化ガス５１中に含まれるＣＯ２を利用して重金属類の炭酸塩化及びフリーデル氏塩の溶出を行う構成となっている。
本実施例では、プラスチック等の低含水率の高カロリーごみ３１ａと、生ごみ等の高含水率の低カロリーごみ３１ｂとに種別し、これらを別の処理系統にて処理するようにしている。高カロリーごみ３１ａは焼却炉１０にて焼却処理し、低カロリーごみ３１ｂはメタン発酵装置５０にてメタン発酵処理する。
本実施例では、プラスチック等の低含水率の高カロリーごみ３１ａと、生ごみ等の高含水率の低カロリーごみ３１ｂとに種別し、これらを別の処理系統にて処理するようにしている。高カロリーごみ３１ａは焼却炉１０にて焼却処理し、低カロリーごみ３１ｂはメタン発酵装置５０にてメタン発酵処理する。
一般にメタン発酵装置５０にて発生した消化ガス５１の成分は、その大部分がメタンガスであり、その他に２０〜５０％程度のＣＯ２を含む。従って、この消化ガス５１を、主灰水洗装置３０に供給する給水３７に吹き込むか、若しくは主灰水洗装置３０に吹き込むことによって、実施例４と同様に重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できるとともに、難溶性のフリーデル氏塩の溶出が期待できる。本実施例では高濃度のＣＯ２を含むガスを使用するため、高効率での重金属類の固定化及び脱塩が図れる。
一方、主灰水洗装置３０を通過した消化ガス５２は、ＣＯ２が低減されるとともに、ガス中に含まれる硫黄成分が水洗により除去されるため、消化ガスを精製する際の脱硫装置の小型化若しくは不要化が可能となる。該消化ガス５２は、ガスホルダ５３に貯蓄され、焼却炉１０の燃料等として利用できる。
一方、主灰水洗装置３０を通過した消化ガス５２は、ＣＯ２が低減されるとともに、ガス中に含まれる硫黄成分が水洗により除去されるため、消化ガスを精製する際の脱硫装置の小型化若しくは不要化が可能となる。該消化ガス５２は、ガスホルダ５３に貯蓄され、焼却炉１０の燃料等として利用できる。
図７に本実施例６に係る灰処理システムの全体構成図を示す。本実施例６は、実施例１の構成に加えて、主灰水洗装置３０の前段に、主灰３６と排ガス４５を固気接触させる反応器４７を設けた構成となっている。
前記反応器４７には、焼却炉１０から排出される主灰３６を、必要に応じて選別装置２８、粉砕機２９に通した後に供給し、該主灰３６と排ガス４５を接触させる。
前記反応器４７の具体的構成の一例を、図９（ａ）、（ｂ）に示す。主灰３６を充填した反応器４７に、該灰の充填部を通過するように排ガス４５を供給して固気接触させる。本実施例では図９（ａ）に示した縦型反応器または（ｂ）横置型反応器の何れの構成を採ることも可能である。
前記反応器４７には、焼却炉１０から排出される主灰３６を、必要に応じて選別装置２８、粉砕機２９に通した後に供給し、該主灰３６と排ガス４５を接触させる。
前記反応器４７の具体的構成の一例を、図９（ａ）、（ｂ）に示す。主灰３６を充填した反応器４７に、該灰の充填部を通過するように排ガス４５を供給して固気接触させる。本実施例では図９（ａ）に示した縦型反応器または（ｂ）横置型反応器の何れの構成を採ることも可能である。
前記排ガス４５は、除塵装置２２の後段（※１）から引き抜き、反応器４７を通過させた後に除塵装置２２より上流側に戻す。
主灰３６と排ガス４５の接触より、排ガス中のＣＯ２と反応して主灰３６中の重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できるとともに、難溶性のフリーデル氏塩の溶出が期待できる。
主灰３６と排ガス４５の接触より、排ガス中のＣＯ２と反応して主灰３６中の重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できるとともに、難溶性のフリーデル氏塩の溶出が期待できる。
図８に本実施例７に係る灰処理システムの全体構成図を示す。本実施例６は、実施例１の構成に加えて、ボイラ２０、減温塔２１、除塵装置２２からなる排ガス処理系統に、主灰３６と排ガスを固気接触させる反応器４９を設けた構成となっている。焼却炉１０から排出された主灰３６を、必要に応じて選別装置２８、粉砕機２９を通過させた後に、前記反応器４９に導入して排ガスと接触させる。これにより、実施例６と同様に、主灰３６と排ガスの接触により、排ガス中のＣＯ２と主灰が反応して主灰３６中の重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できるとともに、難溶性のフリーデル氏塩の溶出が期待できる。一方、アルカリ性の主灰３６と接触することにより、排ガスの酸性成分が中和され、除塵装置２２上流側で供給する中和剤３２の使用量を低減することが可能となる。
反応器４９の構成は、図９（ａ）の縦型反応器または（ｂ）横置型反応器の何れの構成を採ることも可能である。該反応器４９には、少なくとも一部の排ガスを導入すればよいが、排ガス中の酸性成分の中和を考慮した場合、全量を通過させて主灰３６と接触させることが好ましい。また、主灰３６が湿灰である場合、その水分が酸性ガスを吸収するため、排ガスの酸性成分の中和が促進される。
前記反応器４９の設置箇所は、ボイラ２０の下流側で且つ除塵装置２２の上流側とする。これは、主灰３６との接触により排ガス中に煤塵が混入する恐れがあるためである。さらに、該反応器４９をボイラ２０と減温塔２１の間に設置する場合、高温下での固気接触となるため、フリーデル氏塩の溶出が促進される利点がある。一方、該反応器４９を減温塔２１と除塵装置２２の間に設置する場合、排ガス温度が減温塔２１の上流側より低いため、酸性ガスの中和反応が促進し、中和剤３２の使用量を低減できる利点がある。従って、ボイラ２０の運転条件、性能等の諸条件、排ガス性状、中和剤の種類及び供給量などを鑑みて適宜設置箇所を選定すると良い。
前記反応器４９の設置箇所は、ボイラ２０の下流側で且つ除塵装置２２の上流側とする。これは、主灰３６との接触により排ガス中に煤塵が混入する恐れがあるためである。さらに、該反応器４９をボイラ２０と減温塔２１の間に設置する場合、高温下での固気接触となるため、フリーデル氏塩の溶出が促進される利点がある。一方、該反応器４９を減温塔２１と除塵装置２２の間に設置する場合、排ガス温度が減温塔２１の上流側より低いため、酸性ガスの中和反応が促進し、中和剤３２の使用量を低減できる利点がある。従って、ボイラ２０の運転条件、性能等の諸条件、排ガス性状、中和剤の種類及び供給量などを鑑みて適宜設置箇所を選定すると良い。
反応器４９を通過した主灰３６’は、実施例１と同様に、主灰水洗装置３０に導入して溶出した塩類、重金属類３０を水洗する。
このように、主灰３６と排ガスとを接触させることにより、排ガス中のＣＯ２と反応して主灰３６中の重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できるとともに、難溶性のフリーデル氏塩の溶出が期待できる。
一方、排ガス側ではアルカリ性の主灰３６との接触により、排ガスの酸性成分が中和され、除塵装置２２上流側で供給する中和剤３２の供給量を低減することが可能となる。排ガスと固気接触させた主灰３６’は主灰水洗装置３０に導入して水洗し、溶出した塩類を除去する。
主灰３６の水溶液はアルカリ性であり、そのままだと重金属類が溶出しやすく、一方、排ガスは酸性である。そこで、本実施例のように、主灰３６を排ガスに曝すことで、主灰３６の中性化及び炭酸塩化による重金属類溶出抑制を図る一方、排ガスの中和による中和剤使用量抑制を実現できる。また、中性化した主灰３６を水洗することで塩類を除去し、再利用に適した状態とすることができる。
尚、実施例４〜実施例７に記載した形態は、何れも排ガス若しくは消化ガスに含有されるＣＯ２を利用する構成であるが、これらの実施例において外部から供給したＣＯ２を併用するようにしても良い。
このように、主灰３６と排ガスとを接触させることにより、排ガス中のＣＯ２と反応して主灰３６中の重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できるとともに、難溶性のフリーデル氏塩の溶出が期待できる。
一方、排ガス側ではアルカリ性の主灰３６との接触により、排ガスの酸性成分が中和され、除塵装置２２上流側で供給する中和剤３２の供給量を低減することが可能となる。排ガスと固気接触させた主灰３６’は主灰水洗装置３０に導入して水洗し、溶出した塩類を除去する。
主灰３６の水溶液はアルカリ性であり、そのままだと重金属類が溶出しやすく、一方、排ガスは酸性である。そこで、本実施例のように、主灰３６を排ガスに曝すことで、主灰３６の中性化及び炭酸塩化による重金属類溶出抑制を図る一方、排ガスの中和による中和剤使用量抑制を実現できる。また、中性化した主灰３６を水洗することで塩類を除去し、再利用に適した状態とすることができる。
尚、実施例４〜実施例７に記載した形態は、何れも排ガス若しくは消化ガスに含有されるＣＯ２を利用する構成であるが、これらの実施例において外部から供給したＣＯ２を併用するようにしても良い。
図１０に本実施例８に係る灰処理システムの全体構成図を示す。本実施例８は、実施例１の構成に加えて、システム内にて発生した排水（※２）を循環利用する構成が設けられている。これは、主灰水洗装置３０からの排水、飛灰水洗装置２４からの排水（スラリー）、脱水機２５からの排水のうち少なくとも何れかの排水の一部または全量を、減温塔２１に供給する。これらの排水は主灰３６若しくは飛灰３３の洗浄に用いられた排水であるため、何れもアルカリ性を示し、減温塔２１から吹き込むことで排ガス中の酸性成分を中和し、中和剤３２ａの使用量を抑制できるとともに、排水量を削減できる。
このとき、飛灰水洗装置２４からの排水は、高濃度の塩類を含む飛灰３３を洗浄後の排水であるため、これを循環利用すると系内に塩類が蓄積する恐れがある。この排水を減温塔２１に使用すると、冷却水噴霧ノズルが閉塞するなどの不具合が発生することがある。従って、本実施例では飛灰水洗装置２４からの排水を膜分離する膜分離装置５５を設け、該膜分離装置５５にて塩類を除去した排水を減温塔２１に吹き込むことが好ましい。該膜分離装置５５で用いられる膜は、ＲＯ膜（逆浸透膜）、ＭＦ膜（精密ろ過膜）が好適であり、何れも塩類を除去した排水を減温塔２１に導入する。尚、膜分離装置５５にて塩類を除去した排水は、他のプラント用水としても用いることができ、特にＲＯ膜により得られた排水は機器洗浄等にも用いることができる。
図１１に本実施例９に係る灰処理システムの全体構成図を示す。本実施例９は、実施例１の構成に加えて、飛灰水洗装置２４からの排水（スラリー）、または脱水機２５にて分離された脱水分離液にＣＯ２５６を吹き込み、溶解しているＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３を重曹の結晶として回収し、除塵装置２２より上流側に供給する構成が設けられている。本実施例では、排ガス処理系統にて供給する中和剤は、Ｎａ系中和剤３２ａとする。
これは、飛灰水洗装置２４からの排水、脱水分離液にＣＯ２を吹き込むと、溶解しているＮａ分が重曹の結晶として析出するため、排ガス中和剤として再利用可能となり、回収した重曹を除塵装置２２の上流側に供給することにより、中和剤３２ａの使用量を低減することが可能となるものである。
これは、飛灰水洗装置２４からの排水、脱水分離液にＣＯ２を吹き込むと、溶解しているＮａ分が重曹の結晶として析出するため、排ガス中和剤として再利用可能となり、回収した重曹を除塵装置２２の上流側に供給することにより、中和剤３２ａの使用量を低減することが可能となるものである。
本発明は、廃棄物の焼却処理により発生する主灰及び飛灰を夫々別の処理系統で無害化する技術であり、飛灰を系外に排出せず、主灰を建築、建設資材等の再資源化に適した性状とすることができるため、灰の埋立て処理のほかに、灰の再資源化システムに好適に用いられる。
１０ ストーカ式焼却炉
１１ ごみ投入ホッパ
２０ ボイラ
２１ 減温塔
２２ 除塵装置
２４ 飛灰水洗装置
２５ 脱水機
２８ 選別装置
２９ 粉砕機
３０ 主灰水洗装置
３２ 中和剤
３２ａ Ｎａ系中和剤
３３ 飛灰
３５ 脱水ケーキ
３６ 主灰
４０ 脱水ケーキ投入装置
４７、４９ 反応器
５０ メタン発酵装置
５１ 消化ガス
５５ 膜分離装置
１１ ごみ投入ホッパ
２０ ボイラ
２１ 減温塔
２２ 除塵装置
２４ 飛灰水洗装置
２５ 脱水機
２８ 選別装置
２９ 粉砕機
３０ 主灰水洗装置
３２ 中和剤
３２ａ Ｎａ系中和剤
３３ 飛灰
３５ 脱水ケーキ
３６ 主灰
４０ 脱水ケーキ投入装置
４７、４９ 反応器
５０ メタン発酵装置
５１ 消化ガス
５５ 膜分離装置
Claims (21)
- 廃棄物を焼却処理する焼却炉にて発生した飛灰及び主灰を処理する灰処理方法において、
前記飛灰を飛灰水洗装置で洗浄した後に脱水し、得られた脱水ケーキを前記焼却炉に投入する飛灰処理工程と、前記主灰を主灰水洗装置で洗浄する主灰処理工程と、を備えたことを特徴とする灰処理方法。 - 前記主灰処理工程が、前記主灰から鉄、アルミ等の金属分の選別、該主灰の粉砕の少なくとも何れかを含む前処理を行った後に、該主灰を主灰水洗装置に導くことを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
- 前記主灰水洗装置から排出される排水の少なくとも一部を前記飛灰水洗装置に導入して、該排水で飛灰を洗浄することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
- 前記脱水ケーキを、前記焼却炉の廃棄物投入ホッパとは別に設けた脱水ケーキ投入手段から炉内の燃焼領域に直接投入することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
- 前記焼却炉からの排ガスを除塵装置に導入して前記飛灰を捕集するようにした灰処理方法であって、前記除塵装置の上流側にて排ガスにナトリウム系中和剤を供給することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
- 前記焼却炉からの排ガスを除塵装置に導入して前記飛灰を捕集するようにした灰処理方法であって、前記除塵装置の下流側の排ガスを少なくとも一部引き抜いて前記主灰水洗装置に導入し、該排ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させた後に、再度排ガス処理系統に戻すことを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
- 前記廃棄物を前記焼却炉にて焼却処理するとともに、他の廃棄物をメタン発酵装置でメタン発酵処理する方法であって、前記メタン発酵処理にて発生した消化ガスの少なくとも一部を前記主灰水洗装置に導入し、該消化ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させることを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
- 前記焼却炉からの排ガスを除塵装置に導入して前記飛灰を捕集するようにした灰処理方法であって、前記排ガスと前記主灰を固気接触させた後に、該主灰を前記主灰水洗装置にて洗浄することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
- 前記主灰水洗装置からの排水、前記飛灰水洗装置からの排水、及び前記飛灰の脱水により生じた排水のうち少なくとも何れかの一部を、前記除塵装置の上流側に設けられた減温塔に導入することを特徴とする請求項１記載の灰の処理方法。
- 廃棄物を焼却処理する焼却炉から発生した飛灰及び主灰を処理する灰処理システムにおいて、
前記飛灰を洗浄する飛灰水洗装置と、該飛灰水洗装置からの飛灰含有排水を脱水する脱水機と、該脱水により得られた脱水ケーキを前記焼却炉に投入する脱水ケーキ返送ラインとを備えた飛灰処理系統と、
前記主灰を洗浄する主灰水洗装置とを備えた主灰処理系統と、を有することを特徴とする灰処理システム。 - 前記主灰処理系統が、前記主灰水洗装置の前段に、前記主灰を粉砕する粉砕機、前記主灰から鉄、アルミ等の金属分を選別する選別装置のうち少なくとも何れかを備えることを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。
- 前記主灰水洗装置から排出される排水の少なくとも一部を前記飛灰水洗装置に導入する排水再利用ラインを設けたことを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。
- 前記焼却炉の廃棄物投入ホッパとは別に、前記脱水ケーキ返送ラインからの脱水ケーキを炉内の燃焼領域に直接投入する脱水ケーキ投入手段を設けたことを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。
- 前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記除塵装置の上流側に、前記排ガスにナトリウム系中和剤を供給する手段を設けたことを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。 - 前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記除塵装置の下流側から少なくとも一部引き抜いた排ガスを前記主灰水洗装置に導入する手段を設け、該排ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させた後に、該主灰水洗装置からの排ガスを前記ボイラと前記除塵装置の間に戻すことを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。 - 前記廃棄物のうち、高カロリー廃棄物を前記焼却炉で焼却処理し、低カロリー廃棄物をメタン発酵装置でメタン発酵処理するシステムであって、
前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を前記主灰水洗装置に導入する手段を設け、該消化ガスに含有されるＣＯ２と主灰を接触させることを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。 - 前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記主灰水洗装置の上流側に、前記除塵装置の下流側から引き抜いた排ガスを導入して前記主灰と固気接触させる反応器を設け、該反応器からの排ガスを前記ボイラと前記除塵装置の間に戻すことを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。 - 前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記除塵装置の上流側に、前記主灰水洗装置より上流側から導いた前記主灰を導入して前記排ガスと固気接触させる反応器を設け、該反応器から排出される主灰を前記主灰水洗装置に導入することを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。 - 前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記主灰水洗装置からの排水、前記飛灰水洗装置からの排水、及び前記脱水機にて分離された排水のうち少なくとも何れかの一部を、前記減温塔に導入することを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。 - 前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記飛灰水洗装置からの排水の少なくとも一部を膜分離する膜分離装置を設け、該膜分離により塩類を分離除去した排水を前記減温塔に導入することを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。 - 前記焼却炉の排ガスから熱回収するボイラと、該熱回収後の排ガスを減温する減温塔と、該減温した排ガスから飛灰を捕集する除塵装置と、を備え、
前記飛灰水洗装置からの排水及び前記脱水機にて分離された排水のうち少なくとも何れかの一部にＣＯ２を供給して重曹の結晶を製造する手段を設け、該製造した重曹を排ガス中和剤として前記除塵装置の上流側に供給することを特徴とする請求項１０記載の灰処理システム。
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