JP2007127386A - 被処理粉体の前処理方法および被処理焼却灰の前処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理粉体の乾燥処理に際し、被処理粉体が乾燥機内部の高温部に固着することを防止すべく、被処理粉体の前処理方法を提供することを課題とする。
【解決手段】水溶性塩類を含む焼却灰、土壌、底質、汚泥等の被処理粉体と、この被処理粉体よりも低含水率の焼却灰、土壌、底質、汚泥等の粉体とを混合して混合粉体とした後に、この混合粉体を乾燥処理する被処理粉体の前処理方法とした。また、この低含水率の粉体として、上記乾燥処理後の混合粉体を用い、さらには、上記被処理粉体及び上記低含水率の粉体として焼却灰を用い、含水率２０％以下の上記混合粉体とした後に、この混合粉体を乾燥処理する被処理粉体の前処理方法とした。さらにまた、水溶性塩類を含む被処理焼却灰に水を加え、上記水溶性塩類を溶出させ、水溶性塩類の濃度を２％以下にした後に、この被処理焼却灰を乾燥処理する被処理焼却灰の前処理方法とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、水溶性の塩類を含む焼却灰、土壌、底質、汚泥等の粉体の前処理方法に関するものであり、この中でも特に、水溶性の塩類を多量に含む焼却灰の前処理方法に関する。

従来、焼却炉解体工事において水溶性塩類を含む焼却灰の多くは、高圧水が吹きかけられ、収集された後、ダイオキシンが残存したままの状態において、特別管理廃棄物として処分されていた。
ところが、近年、このダイオキシンは、環境汚染の原因となることから無害化処理することが要求されるようになってきている。

このため、上述のようにして掻き集められた焼却灰は、図３に示すように、脱水し、次いで、乾燥機に投入して乾燥させた後に、分解炉に投入して、残存するダイオキシンを加熱処理により無害化するようになってきている。
ここで、乾燥機は、例えば、図４に示すように、Ｕ字溝型の缶体１からなり、その内部に、長尺方向に向けて回転軸３が配設されている。この缶体１は、ジャケット構造からなり、缶体１内部を加熱するようになっている。また、回転軸３は、内部に水蒸気が送られるようになっており、その外周部に長尺方向に向けて複数枚の円盤状のディスク４が並列的に配設されている。

しかしながら、上述のように高圧水により掻き集められた焼却灰は、水溶性塩類を含むとともに多量の水分を含んでおり、乾燥機に投入すると、高温になる缶体１の伝熱面やディスク４の周囲に固着してしまう。そして、この固着した焼却灰により水蒸気による伝熱作用が妨げられるとともに、焼却灰がディスク４間等に詰まり乾燥機が運転不能になるという問題があった。

そこで、焼却灰が缶体１の伝熱面やディスク４の周囲に固着する原因について検討すると、水溶性塩類の濃度や含水率が高い場合に焼却灰が固着しており、水溶性塩類が水分の蒸発とともに焼却灰粒子のバインダーとして作用するものと推認される。

このため、本発明は、乾燥処理に際し、乾燥機内部の高温部に焼却灰等の被処理粉体が固着することを防止すべく、被処理粉体の前処理方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、水溶性塩類を含む焼却灰、土壌、底質、汚泥等の被処理粉体と、この被処理粉体よりも低含水率の焼却灰、土壌、底質、汚泥等の粉体とを混合して混合粉体とした後に、この混合粉体を乾燥処理することを特徴とする被処理粉体の前処理方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の粉体の前処理方法において、上記低含水率の粉体が、上記乾燥処理後の混合粉体であることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の被処理粉体の前処理方法において、上記被処理粉体及び上記低含水率の粉体として焼却灰を用い、含水率２０％以下の上記混合粉体とした後に、この混合粉体を乾燥処理することを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、水溶性塩類を含む被処理焼却灰に水を加え、上記水溶性塩類を溶出させ、水溶性塩類の濃度を２％以下にした後に、この被処理焼却灰を乾燥処理したことを特徴とする被処理焼却灰の前処理方法である。

請求項１または２に記載の発明によれば、水溶性塩類を含む焼却灰、土壌、底質、汚泥等の被処理粉体と、当該被処理粉体よりも低含水率の焼却灰、土壌、底質、汚泥等の粉体とを混合して、含水率の低い混合粉体を乾燥処理することにより、乾燥処理の際、水分が気化するに伴って水溶性塩類が析出して、この水溶性塩類がバインダーとなって、被処理粉体が乾燥機内の高温部である回転軸や攪拌羽等の周囲に凝固・固着することを防止できる。このため、被処理粉体の乾燥効率の低下を抑えるとともに、乾燥機が運転不能になることを防止できる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、被処理粉体と低含水率の粉体とを混合して混合粉体とする際、低含水率の粉体として、上述の乾燥処理後の粉体を利用することにより、効率的に上記混合粉体を得ることができる。また、不純物が混在しないため、乾燥後に分離する必要がなく、例えば、ダイオキシンを含む焼却灰である場合には、分解炉に投入して、そのまま無害化処理することができ、作業効率を高めることができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記被処理粉体及び上記低含水率の粉体として焼却灰を用い、混合粉体の含水率を２０％以下に低下させたため、乾燥処理の際、水溶性塩類の析出によって、焼却灰が乾燥機内の高温部に固着して、乾燥機が運転不能になることを確実に防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、水溶性塩類を含む焼却灰に水を加え、上記水溶性塩類を溶出させ、水溶性塩類の濃度を２％以下にしたため、乾燥処理による水分の蒸発に伴って焼却灰の粒子表面に析出する水溶性塩類の量（つまり、バインダーの量）を低減させることによって、焼却灰が乾燥機内の高温部である回転軸や攪拌羽等の周囲に固着することを抑制して、乾燥機が運転不能になることを確実に防止できる。

以下、本発明の焼却灰の前処理方法について、大別して２つの方法を図１及び図２を用いて、説明する。
まず、第１の方法は、高圧水が吹きかけられる等により掻き集められた水溶性塩類を含む焼却灰等の被処理粉体を、必要により脱水した後、この脱水後の粉体よりも低含水率の粉体に混合して、混合粉体とする。次いで、この混合粉体を乾燥機に投入して、乾燥させる。ここで、焼却灰等の被処理粉体とは、焼却灰の他、土壌、底質、汚泥等の粉体を含むものである。

上記脱水は、デカンテーション等により固液分離した後、分離された被処理粉体をフィルタープレス等により脱水し、被処理粉体に残存する水分量を減少させる。なお、被処理粉体が、水を用いずに掻き集められ、水分を過剰に含んでいない場合には、脱水しなくてもよい。

上記低含水率の粉体としては、例えば、焼却灰、土壌、底質、汚泥等を用いることができる。また、被処理粉体と異種の粉体であっても用いることができるが、好ましくは同種の粉体が用いられる。

この低含水率の粉体に、上述の脱水後の被処理粉体を加え、攪拌機等により混合することにより、被処理粉体の含水率を減少させ、上記混合粉体とする。これにより、焼却灰の前処理が終了する。
この際、上述の被処理粉体として、焼却灰を処理する場合には、含水率２０％以下の混合焼却灰とする。ここで、含水率（％）とは、焼却灰中の水分の重量（ｇ）／（湿）焼却灰の重量（ｇ）×１００を意味する。

次に、この混合粉体を乾燥機に投入する。
ここで乾燥機（ディスクドライヤー）は、例えば、図４に示すように、Ｕ字型の缶体１からなり、内部に長尺方向に向けて回転軸３が備えられている。この缶体１は、ジャケット構造からなり、缶体１内部を加熱するようになっている。また、回転軸３は、内部に水蒸気（熱媒体）が供給されており、外周部に上記長尺方向に向けて複数枚の伝熱部材からなる円盤状のディスク（伝熱板）４が並列的に固設されている。
また、長尺方向の一端上部に上述の混合粉体の投入部Ａが、他端下部に上記混合粉体の排出部Ｂが各々配設されている。

すると、この投入口Ａから投入された混合粉体は、上述のように含水率が２０％以下であるため、缶体１の内壁やディスク４間に固着せず、ディスク４によって加熱・攪拌されることにより乾燥する。それとともに、長尺方向他端部に向けて搬送され、排出部Ｂから排出される。

このようにして排出部Ｂから排出された乾燥後の混合粉体は、上述の低含水率の粉体に最も適している。
このため、さらに好ましくは、乾燥機の能力によって含水率を極限まで低下させた粉体の一部を、新たに処理する粉体に混合させ、この混合粉体を投入口Ａに供給する。すると、混合粉体は、乾燥機の高温部に固着することなく、乾燥後、排出される。その結果、例えば、被処理粉体として、ダイオキシンを含む焼却灰を処理する際には、上記乾燥後に排出された混合粉体をそのまま分解炉に供給して、無害化処理することができる。

次いで、第２の方法について、図２を用いて説明する。
まず、焼却灰に、含有する水溶性塩類を溶出させることが可能な量の水を吹きかけることにより、焼却灰を収集しつつ、焼却灰を水溶性塩濃度が２％以下になるまで脱塩する。ここで、水溶性塩類の濃度（％）とは、焼却灰中の水溶性塩類の重量（ｇ）／（湿）焼却灰の重量（ｇ）×１００を意味する。

次に、デカンテーション等により固液分離し、分離された焼却灰をフィルタープレス等により脱水し、水溶性塩濃度を２％以下にした（以上、被処理粉体の前処理方法）後に、この焼却灰を乾燥機に投入する。すると、この焼却灰は、焼却灰粒子のバインダーとなる水溶性塩類を大部分水で除去したため、乾燥機内の高温部にほとんど固着することなく、乾燥され、排出される。

なお、上述の第１の方法と第２の方法とを比較すると、被処理粉体の前処理に水を使用しない第１の方法は、排水処理等の問題もなく、作業効率的に優れている。

まず、含水率と粉体の固着性との関係について、調べた。
乾燥した焼却灰に水を添加して、含水率を変えて、含水率３０％の焼却灰１、含水率２０％の焼却灰２、含水率１５％の焼却灰３をそれぞれ準備した。これらの外観は、焼却灰１が、柔らかなケーキ状であり、焼却灰２が、全体としては粉体同士の密着性に欠け、乾燥しているものの、強く握ることにより固まって崩れないのに対し、焼却灰３が、乾燥度が増して、強く握ると固まっても、少し力を加えると崩壊する状態であった。

次いで、焼却灰１〜３をそれぞれ約２５Ｋｇに調製し、覗き窓を備えた乾燥機（回分式乾燥機、熱源０．５ＭＰａＧ（１５６℃）スチーム）に投入して、攪拌機（２５ｒｐｍ、モータ０．７５ｋｗ）の動力変化を計測しながら、覗き窓から焼却灰の状態を観察した。

＜焼却灰１＞
攪拌動力は、含水率３０％の焼却灰を投入して約２０分経過後に、０．３ｋｗから１．４ｋｗに上昇した。このため、３７分で試験を停止した。乾燥機の内部は、ディスク４に焼却灰が絡まっており、この焼却灰は、内壁にも固着しており、鏨を使用しなければ除去できない状態であった。

＜焼却灰２＞
攪拌動力は、上述の含水率２０％の焼却灰を投入して、２、３分経過後に、０．３ｋｗから０．７〜０．８ｋｗに上昇し、焼却灰とディスク４との擦れる音が発生し、缶体１の伝熱面とディスク４との間（約５ｍｍ）には焼却灰が固着したものと推測される。
しかしながら、焼却灰は、焼却灰１（含水率３０％）の場合と異なり、ディスク４に絡まることはなかった。

次いで、攪拌動力は、９分後に１ｋｗまで上昇したが、２０分後に乾燥機内の焼却灰が粒子状になり、少量の焼却灰が固着しているものの上述の焼却灰とディスク４との擦れる音が消滅し、０．４ｋｗまで低下した。
そして、焼却灰投入して１時間後に乾燥が終了した。乾燥機内部は、缶体１の伝熱面とディスク４に焼却灰が固着していた。

＜焼却灰３＞
攪拌動力は、含水率１５％の焼却灰を投入して、２０分経過しても上昇せず、０．３〜０．４ｋｗと一定であった。次いで、乾燥機は、３０分経過後に停止して、内部を点検した結果、ディスク４の周囲に焼却灰の固着は発見されなかった。また、缶体１の伝熱面には、１ｍｍ程度の焼却灰の固着が存在したものの、非常に柔らかく容易に除去可能であった。

次に、上述の結果から含水率と焼却灰の固着性との関係について考察した。
焼却灰は、上述の含水率３０％の場合、焼却灰の粒子表面を取り囲んだ水に水溶性塩類が溶解され、水分が蒸発すると、焼却灰の表面に水溶性塩類が析出する。このため、水溶性塩類が焼却灰同士を接着するバインダーとなるものと推測する。
他方、含水率１５％の場合、焼却灰の粒子表面に水気が殆どなく、乾燥により水分が蒸発した際、焼却灰の表面に残存する水溶性塩類が微量であるため、焼却灰同士が接着しないものと推測される。その結果、動力の出力が上昇するものの乾燥機の運転が可能であることが判明した。
また、含水率２０％の場合、一時的に焼却灰が固着するものの、乾燥機の運転に支障がないことが判明した。

次いで、水溶性塩濃度と含水率が粉体の固着性に及ぼす影響を調べた。
乾燥している焼却灰４、５、６をそれぞれ１０ｋｇずつ用意して、各々容器に入れ、５０Ｌ、７５Ｌ及び１００Ｌの水を加えて攪拌して、数分間放置した後、それぞれフィルタープレスにより脱水し、次いで、水溶性塩濃度と含水率とを計測した。

すると、焼却灰４〜６の水溶性塩濃度は、それぞれ３％、２％、１．５％であり、含水率はそれぞれ、３０、３０、３５％であった。次いで、焼却灰４〜６を、それぞれ覗き窓を備えた乾燥機（回分式乾燥機、熱源０．５ＭＰａＧ（１５６℃）スチーム）に投入して、攪拌機（２５ｒｐｍ、モータ０．７５ｋｗ）の動力変化を計測しながら、覗き窓から焼却灰の状態を観察した。

＜焼却灰４＞
攪拌動力は、焼却灰を投入して約２０分経過後に、０．３ｋｗから１．４ｋｗに上昇した。このため、３５分で運転を停止した。乾燥機の内部は、ディスク４に焼却灰が絡まっており、この焼却灰は、内壁にも固着しており、鏨を使用しなければ除去できない状態であった。

＜焼却灰５＞
攪拌動力は、焼却灰を投入して、２０分経過後に、０．３ｋｗから０．６ｋｗに上昇し、焼却灰とディスク４との擦れる音が発生し、缶体１の伝熱面とディスク４との間に焼却灰が固着したものと推測される。
しかしながら、焼却灰は、焼却灰４（水溶性塩濃度３％）の場合と異なり、ディスク４に絡まることはなかった。

次いで、攪拌動力は、３０分後に０．９ｋｗまで上昇したが、３８分後に乾燥機内の焼却灰が粒子状になり、少量の焼却灰が固着しているものの上述の焼却灰とディスク４との擦れる音が消滅し、０．４ｋｗまで低下した。
そして、焼却灰投入して１時間後に乾燥が終了した。乾燥機内部には、缶体１の伝熱面とディスク４とに焼却灰が若干固着していた。

＜焼却灰６＞
攪拌動力は、焼却灰を投入して、２０分経過しても上昇せず、０．３〜０．４ｋｗと一定であった。次いで、乾燥機は、３０分経過後に停止して、内部を点検した結果、ディスク４の周囲に焼却灰の固着が発見されなかった。また、缶体１の伝熱面には、１ｍｍ程度の焼却灰の固着が存在したものの、非常に柔らかく容易に除去可能であった。

次に、上述の結果から水溶性塩濃度と焼却灰の固着性との関係について考察した。
水溶性塩濃度が３％の場合には、ディスク４に焼却灰が絡まり、乾燥機が運転不能となるのに対し、１．５％の場合には、焼却灰がほとんど固着せず、乾燥機の運転状態も良好であることがわかった。
また、水溶性塩濃度が２％の場合には、一次的に焼却灰が固着するものの、乾燥機の運転に支障がないことが判明した。

上述の焼却灰１〜６の乾燥試験結果を、灰が固着して乾燥機が運転不能になる場合を×、灰が付着しても、乾燥機の運転に支障がない場合を○、動力の出力が上昇するものの運転が可能である場合を△として図５に示した。
図５からも判るように、含水率が２０％以下の場合又は水溶性塩類の濃度が２％以下の場合には、乾燥機の運転に支障がないことがわかった。

本発明にかかる被処理粉体の第１の前処理方法を示すフローチャート図である。 本発明にかかる被処理粉体の第２の前処理方法を示すフローチャート図である。 従来の粉体の前処理方法のフローチャート図である。 乾燥機の一部破断説明図である。 焼却灰１〜６の乾燥試験結果を示す図である。

符号の説明

１・・・缶体
３・・・回転軸
４・・・ディスク（攪拌羽）

Claims (4)

1. 水溶性塩類を含む焼却灰、土壌、底質、汚泥等の被処理粉体と、この被処理粉体よりも低含水率の焼却灰、土壌、底質、汚泥等の粉体とを混合して混合粉体とした後に、この混合粉体を乾燥処理することを特徴とする被処理粉体の前処理方法。
2. 上記低含水率の粉体は、上記乾燥処理後の混合粉体であることを特徴とする請求項１に記載の被処理粉体の前処理方法。
3. 上記被処理粉体及び上記低含水率の粉体として焼却灰を用い、含水率２０％以下の上記混合粉体とした後に、この混合粉体を乾燥処理することを特徴とする請求項１又は２に記載の被処理粉体の前処理方法。
4. 水溶性塩類を含む被処理焼却灰に水を加え、上記水溶性塩類を溶出させ、水溶性塩類の濃度を２％以下にした後に、この被処理焼却灰を乾燥処理したことを特徴とする被処理焼却灰の前処理方法。

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