JP2007225122A - 飛灰無害化方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理設備の大型化、処理費用の高額化の必要がなく、ダイオキシン類を効率的に熱分解し、飛灰を無害化する方法及びその装置を提供する。
【解決手段】廃棄物を焼却処理する焼却炉１０にて発生した飛灰３３を洗浄及び脱水した後に焼却炉１０に再投入し、燃焼することによって飛灰３３を無害化する飛灰無害化装置において、飛灰３３を洗浄する飛灰水洗装置２４と、該飛灰水洗装置２４にて洗浄した飛灰３３と外部より導入した汚泥３４を混合して脱水する脱水機２５とを備え、該脱水機にて得られた脱水ケーキを焼却炉１０に再投入できる構成とした。
【選択図】図２

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排ガスより捕集した飛灰の処理に関し、特に飛灰に含有される重金属類、塩類、ダイオキシン類を低減し、飛灰を無害化する方法及び装置に関する。

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。
焼却設備である焼却炉で発生した排ガスは、減温塔で２００℃以下に冷却された後、除塵装置で煤塵の除去と共にダイオキシン類を分解除去し、煙突から排出することによって処理されている。また、排ガス中には該排ガスに随伴される飛灰が存在しており、該飛灰には重金属類、塩類、ダイオキシン類等が存在するため、該飛灰を捕集して無害化処理をする必要がある。

捕集した飛灰を処理する方法として、捕集した飛灰を４００〜６００℃の高温で間接加熱する方法、触媒と高温（２００〜５５０℃）で接触させてダイオキシン類を分解除去する方法が従来より行われている。しかしながら、前記間接加熱する方法は、熱交換率が低く、装置が大型化するという問題があり、前記接触分解法における触媒処理は、触媒活性が低いため多量の触媒を必要とし、処理費用が高額になるという問題があった。
そこで、特許文献１、特許文献２には、捕集した飛灰を洗浄し、該洗浄した飛灰を焼却炉に再投入し、無害化する方法が開示されている。特許文献１、特許文献２に開示された方法は、洗浄によって溶出しやすい重金属類、塩類を液側へ移行させて除去し、また焼却炉で燃焼することによってダイオキシン類を熱分解することができるため、飛灰を無害化することができる。

しかしながら、特許文献１、特許文献２のいずれに開示された方法においても、飛灰を洗浄、脱水することで得られる脱水飛灰、すなわち焼却炉に再投入される飛灰は、可燃分を含まないために、該飛灰が焼却炉内の低温域を通過した場合には十分に加熱されず、従ってダイオキシン類の熱分解が十分になされなくなる可能性がある、という課題がある。脱水飛灰は焼却炉で通常焼却している廃棄物よりも比重が大きいため、炉内での火格子による攪拌によって廃棄物層下部へ移動する傾向がある。また、例えばストーカ式焼却炉においては廃棄物層下部へ燃焼用空気が供給されるが、該燃焼用空気の温度は約１００〜２００℃と低く廃棄物層下部では低温域ができやすい。従って、可燃物を含まない脱水飛灰が低温域である廃棄物層下部へ移動しやすい状態となっており、前記ダイオキシン類が十分に熱分解されない可能性は高い。
さらに、乾燥した脱水飛灰が廃棄物層部で攪拌されると、飛灰として再飛散する可能性もあり、再飛散した場合には、系内の飛灰量が想定以上に増大し、例えば飛灰洗浄等の飛灰処理能力を超え、焼却炉、飛灰処理系統の運転に支障をきたし、有害物質が炉内に蓄積する可能性もある。

また従来より、下水汚泥、メタン発酵汚泥、製紙スラッジ等の汚泥を処理する方法として、廃棄物と汚泥を混焼する方法が実施されており、例えば特許文献３、特許文献４に廃棄物と汚泥を混合し焼却炉に投入して混焼する方法が開示されている。しかし、混焼によって発生する飛灰は、重金属類やダイオキシン類を多く含むため無害化の処理が必要であり、処理費用が発生するという課題もあった。

特許第３４９２１９１号公報 特開２０００−２２７２１４号公報 特開昭５４−８４３７７号公報 特開昭６１−２０８４２１号公報

このように、飛灰に含まれる重金属類、塩類、ダイオキシン類を除去し、飛灰を無害化処理する必要があるが、前記の従来の技術ではそれぞれ設備の大型化、処理費用の高額化、ダイオキシン類の十分な熱分解という課題が残されていた。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、処理設備の大型化、処理費用の高額化の必要がなく、ダイオキシン類を効率的に熱分解し、飛灰を無害化する方法及びその装置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の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
前記排ガスより捕集した飛灰と外部より導入した脱水されていない汚泥を混合して脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする。
汚泥は含水率が高く組成が均一なものであればよく、例えば下水汚泥、メタン発酵汚泥、製紙スラッジ等が利用できる。

本発明によれば、飛灰を含水率の高い汚泥と混合することで、汚泥に含まれる水分によって飛灰は水洗され、飛灰中の重金属類、塩類は液側に移行し、排水として処理される。
また、飛灰中のダイオキシン類は水に難溶であり液側には移行しないため、排水として処理はされずに脱水ケーキ中に残る。脱水ケーキに含まれる汚泥成分は可燃物を含み、再投入された炉内で燃焼するため、汚泥成分の燃焼とともに飛灰の温度も上昇し、ダイオキシン類を十分に熱分解することができ、飛灰を無害化することができる。
また、汚泥のチャー燃焼によって飛灰の一部を溶融するため灰の塊が形成され、飛灰として再飛散する可能性が小さくなる。さらに脱水ケーキは乾燥しても再飛散しにくく、ハンドリングに優れ、加工、形状変形も容易である。さらに、排出される飛灰中のＰｂ等の重金属類、塩類の濃度も小さくなる。
また、飛灰と未脱水の汚泥を混合して脱水するため、脱水工程は飛灰・汚泥それぞれに必要なく１工程でよく、含水率の高い汚泥をそのまま混合するため液状であり混合しやすい。

また、廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄した後に、外部より導入した脱水されていない汚泥と混合して脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする。
飛灰を洗浄することで、飛灰中の重金属類、塩類は液側に移行し、排水として処理される。また、飛灰中のダイオキシン類は水に難溶であり液側には移行しないため脱水ケーキ中に残る。脱水ケーキに含まれる汚泥成分は可燃物を含み、再投入された炉内で燃焼するため、汚泥成分の燃焼とともに飛灰の温度も上昇し、ダイオキシン類を十分に熱分解することができ、飛灰を無害化することができる。
また、洗浄後の飛灰と未脱水の汚泥を混合して脱水するため、脱水工程は飛灰・汚泥それぞれに必要なく１工程でよく、洗浄後の飛灰と含水率の高い汚泥を混合するため液状であり混合しやすい。

また、廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄した後に、外部より導入した脱水した後の汚泥と混合して脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする。
飛灰を洗浄することで重金属類、塩類を除去し、脱水ケーキを燃焼炉で燃焼することによりダイオキシン類を熱分解することで、飛灰を無害化することができる。
また、脱水前であり洗浄後の飛灰と脱水後の汚泥を混合するため液状であり混合しやすい。

また、廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄し、さらに脱水した後に、外部より導入した脱水されていない汚泥と混合して脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする。
飛灰を洗浄することで重金属類、塩類を除去し、脱水ケーキを燃焼炉で燃焼することによりダイオキシン類を熱分解することで、飛灰を無害化することができる。
また、洗浄及び脱水後の飛灰と脱水前の汚泥を混合するため液状であり混合しやすい。
さらに、飛灰を洗浄及び脱水後に汚泥と混合しているため飛灰の性状が良い。これは、無機質の飛灰は有機質の汚泥よりも脱水しやすく、飛灰と汚泥を混合した後に脱水するよりも付着水としての脱水ケーキの水分を低くすることができるためである。

また、廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄し、さらに脱水した後に、外部より導入した脱水した後の汚泥と混合して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする。
飛灰を洗浄することで重金属類、塩類を除去し、脱水ケーキを燃焼炉で燃焼することによりダイオキシン類を熱分解することで、飛灰を無害化することができる。
また、飛灰を洗浄及び脱水後に汚泥と混合しているため飛灰の性状が良い。

前記５種類の方法はいずれも飛灰の無害化を達成することができる。
いずれの方法においても、飛灰成分と汚泥成分を含む脱水ケーキが炉内へ投入されると、まず脱水ケーキの表面が加熱され、水分蒸発、熱分解が生じる。その後、灰分を残し収縮しながら水分蒸発、熱分解が脱水ケーキの中心部へ向かって進行し、最終的には中心部でチャー燃焼が起こる。チャー燃焼は強い発熱反応であるため、飛灰を強く加熱するとともに、飛灰の一部を溶融するため、灰の塊が形成され、飛灰として再飛散する可能性は小さくなる。
また、脱水ケーキは乾燥しても再飛散しにくく、ハンドリングに優れ、加工、形状変形も容易であるため、例えば板状に加工して廃棄物層内を下降しにくくし、低温域から飛灰を遠ざけることで、ダイオキシン類が熱分解されずに排出される可能性をさらに小さくすることもできる。
さらに、飛灰が高温に曝されることによって前記ダイオキシン類の熱分解の他に、Ｐｂ等の重金属分、塩類が揮散するために排出される飛灰中のＰｂ等の重金属類、塩類の濃度も小さくなる。

さらに、脱水ケーキを、焼却炉の廃棄物投入ホッパとは独立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、脱水ケーキ中に重金属類、塩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、より効果的な重金属類、塩類の揮散が実現される。

また、前記飛灰を捕集する除塵装置の上流側の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ＣａＳＯ_４は生成せず、易溶性のＮａ_２ＳＯ_４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ＳＯ_ｘ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、焼却炉で廃棄物を焼却した後に残る主灰を水洗する主灰水洗工程を有し、前記主灰水洗工程上にある主灰水洗装置にて発生した排水の少なくとも一部を前記飛灰を洗浄するための水として使用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０．５〜１．５％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、前記飛灰を除塵装置にて取り除いた後の排ガスを前記主灰水洗装置へ導入することを特徴とする。
このように、排ガスを主灰水洗装置へ導入することにより、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、難溶性の塩素化合物であるフリーデル氏塩の溶出も期待できる。

廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰と外部より導入した脱水されていない汚泥を混合して脱水する脱水手段と、該脱水手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする。

また、廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄する飛灰洗浄手段と、該飛灰洗浄手段にて洗浄した飛灰と外部より導入した脱水されていない汚泥を混合して脱水する脱水手段と、該脱水手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする。

また、廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄する飛灰洗浄手段と、該飛灰洗浄手段にて洗浄した飛灰と外部より導入した脱水した後の汚泥を混合して脱水する脱水手段と、該脱水手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする。

また、廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄する飛灰洗浄手段と、該飛灰洗浄手段にて洗浄した飛灰を脱水する飛灰脱水手段と、該飛灰脱水手段にて脱水した飛灰と外部より導入した脱水されていない汚泥を混合して脱水する脱水手段と、該脱水手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする。

また、廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄する飛灰洗浄手段と、該飛灰洗浄手段にて洗浄した飛灰を脱水する飛灰脱水手段と、該飛灰脱水手段にて脱水した飛灰と外部より導入した脱水した後の汚泥を混合する混合手段と、該混合手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする。

さらに、前記焼却炉の廃棄物投入ホッパとは独立して、前記脱水ケーキ返送手段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。

また、前記飛灰を捕集する飛灰回収回路を、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から構成し、
前記飛灰回収回路上にある除塵装置の上流側の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。
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。

さらに、前記焼却炉で廃棄物を焼却後に残る主灰を水洗する主灰水洗手段を有し、該主灰水洗手段にて発生した排水を前記飛灰洗浄手段に投入する手段を設けたことを特徴とする。
このとき、前記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、アルミニウム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、前記飛灰を捕集する飛灰回収回路を、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から構成し、
前記飛灰回収回路上にある除塵装置にて飛灰を取り除いた後の排ガスを前記主灰水洗装置へ導入する手段を設けたことを特徴とする。

以上記載のごとく本発明によれば、飛灰の洗浄により飛灰中の重金属類、塩類は液側に移行し、排水として処理される。また、飛灰中のダイオキシン類は水に難溶であり液側には移行しないため飛灰中に残り、焼却炉で汚泥と混焼される。汚泥成分は可燃物を含み、再投入された炉内で燃焼するため、汚泥成分の燃焼とともに飛灰の温度も上昇し、ダイオキシン類を十分に熱分解することができ、飛灰を無害化することができる。
従って、処理設備の大型化、処理費用の高額化の必要がなく、ダイオキシン類を効率的に熱分解し、飛灰を無害化する方法及びその装置を提供することができる。
また、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、より効果的な重金属類、塩類の揮散が実現される。
さらに、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ＣａＳＯ_４が生成されず、硫黄成分が系内に蓄積しない。
さらにまた、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。
また、焼却炉からの排ガスを主灰水洗装置へ導入することによって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制、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。

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は、本実施例１に係る灰処理の全体構成図である。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を冷却する灰冷却装置２７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、ＳＯ_ｘ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（Ｃａ（ＯＨ）_２）、或いは苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や重曹（ＮａＨＣＯ_３）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。

前記飛灰３３は、飛灰水洗装置２４にて洗浄される。飛灰水洗装置２４は、水槽内に給水３５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。

本実施例の特徴的な構成として、飛灰水洗装置２４にて飛灰洗浄後に汚泥３４を飛灰水洗装置へ投入する。汚泥は、含水率が高く組成が均一であるものであればよく、例えば下水汚泥、メタン発酵汚泥、製紙スラッジ等を使用することができる。飛灰水洗装置２４には攪拌手段を設けておき、汚泥３４投入後に攪拌すると、水洗後の飛灰と汚泥が均一に混合されるため好ましい。
また、本実施例においては、洗浄後の飛灰と未脱水の汚泥を混合したが、未洗浄の飛灰と未脱水の汚泥の混合、洗浄後の飛灰と脱水後の汚泥の混合、洗浄脱水後の飛灰と未脱水の汚泥の混合、又は洗浄脱水後の汚泥と脱水後の混合といった混合方法を実施することもできる。

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、水に溶出し易い重金属類及び塩類を同時に除去する。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、飛灰中のダイオキシン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３６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、ごみと共に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ダイオキシン類が熱分解されるとともに、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、脱水ケーキ３６中には飛灰３３由来による成分の他に、飛灰水洗装置２４で混合した汚泥３４由来による成分も含んでいる。飛灰３３由来による成分は可燃物を含まないが、汚泥３４由来による成分は可燃物を含み燃焼炉内で燃焼するため、汚泥成分の燃焼とともに該汚泥成分と混焼されている飛灰成分の温度は上昇し、ダイオキシン類を十分に熱分解し、飛灰を無害化することができる。
図６に汚泥単独での気流中における燃焼状態を示した。縦左軸は汚泥の無次元重量であり、燃焼前の重量を１．０とした相対重量である。縦右軸は汚泥の中心温度（℃）であり、横軸は燃焼時間（ｓ）である。図６から、汚泥の燃焼をはじめるとまず表面が加熱され、水分蒸発、熱分解が生じ、その後、収縮しながら水分蒸発、熱分解が汚泥の中心部へ向かって進行し、最終的には中心部でチャー燃焼が起こっていることがわかる。そのため、汚泥を含む脱水ケーキ３５を燃焼することにより、汚泥は前記の通り燃焼していき、最終的には中心部でチャー燃焼を起こす。チャー燃焼は強い発熱反応であるため、飛灰を強く加熱するとともに、飛灰の一部を溶融するため、灰の塊が形成され、飛灰として再飛散する可能性は小さくなる。
また、脱水ケーキ３５は乾燥しても再飛散しにくく、ハンドリングに優れ、加工、形状変形も容易であるため、例えば板状に加工して廃棄物層内を下降しにくくし、低温域から飛灰を遠ざけることで、ダイオキシン類が熱分解されずに排出される可能性をさらに小さくすることもできる。
さらに、飛灰が高温に曝されることによって前記ダイオキシン類の熱分解の他に、前記Ｐｂ等の重金属類、塩類の揮発、排ガス側への移行が促進され、飛灰中の重金属類、塩類濃度も小さくなる。

図２は、本実施例２に係る灰処理の全体構成図である。脱水ケーキ３６を、焼却炉１０の廃棄物投入ホッパ１１とは別に設けた図示しない脱水ケーキ投入手段から炉内の燃焼領域に直接投入したこと以外は実施例１と同じ構成とした。
その結果、実施例１で得られた結果に加えて、焼却炉１０内での重金属類、塩類の揮発、排ガス側への移行がより促進される。これは、脱水ケーキ３６を廃棄物投入ホッパ１１から炉内へ供給した場合、脱水ケーキ３６が廃棄物層下部を通過すると、炉下部から導入する炉内と比べると温度の低い燃焼用空気１５にて冷却され、十分な加熱がなされず、脱水ケーキ中に重金属類、塩類が残存する恐れがあるが、本実施例によれば脱水ケーキを炉内の燃焼領域に直接投入する構成であるため、より効果的な重金属類、塩類の揮散が実現されるためである。

図３は、本実施例３に係る灰処理の全体構成図である。排ガス中和剤にＮａ系中和剤を用いたこと以外は実施例１と同じ構成とした。
その結果、実施例１で得られた結果に加えて、焼却炉内の温度低下を和らげること、排ガス中和剤使用量の低減が可能となる。これは、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ＣａＳＯ_４が生成せず、易溶性のＮａ_２ＳＯ_４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ＳＯ_ｘを発生しないため、排ガス中和剤使用量の低減が可能となるためである。
Ｎａ系中和剤としては、弱塩基性である重曹（ＮａＨＣＯ_３）が使用に好適であるが、重曹は高価であるため、重曹と強塩基性である苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を併用することが特に望ましい。

図４は、本実施例４に係る灰処理の全体構成図である。焼却炉１０から排出される主灰３７を水洗する主灰水洗装置３０、前記主灰水洗装置３０で水洗するにあたり主灰を前処理する選別装置２８、粉砕機２９を有し、主灰水洗装置３０で発生する排水４０を飛灰水洗装置２４へ導入することができるようにした他は実施例１と同じ構成とした。
焼却炉１０から排出された主灰３７は、選別装置２８によって鉄、アルミニウム等の金属分を選別され、粉砕機２９によって粉砕されて、主灰水洗装置３０へ投入される。主灰３７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。このように、主灰水洗装置３０にて主灰３７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３９に適した性状とすることができる。

さらに本実施例に特徴的な構成として、主灰水洗装置３０へ給水３８され水洗に使用された排水４０を、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４０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すると良い。また、飛灰水洗装置２４での水洗には前記排水４０に加えて外部からの給水３５を用いてもよい。
その結果、実施例１で得られた結果に加えて、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３７中の塩類含有量は０．５〜１．５％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、主灰水洗装置３０では、塩類が含まれない洗浄用水を給水３８して主灰３７を洗浄することにより、主灰３７の塩類除去率を極めて高くすることができ、セメント・コンクリート製品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。

図５は、本実施例５に係る灰処理の全体構成図である。除塵装置２２で飛灰３３を取り除いた排ガス４１を主灰水洗装置３０へ導入することができるようにしたこと以外は実施例４と同じ構成とした。排ガス４１は主灰水洗装置３０へ導入した後、除塵装置２２の上流側へ戻すと好適である。
その結果、実施例４で得られた結果に加えて、排ガスを主灰水洗装置へ導入することにより、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も期待できる。
主灰水洗装置３０では、主灰３７をセメント・コンクリート製品原料化３９して再利用するために塩類を低減する必要があるが、塩類が難溶性のフリーデル氏塩の形態で含有されているため、水洗のみでは灰の再利用に十分な程度まで低減することが困難である。従って、灰塵の洗浄懸濁液に排ガスを導入し、排ガスに含まれる二酸化炭素によって、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ことができる。

本発明は、処理設備の大型化、処理費用の高額化の必要がなく、ダイオキシン類を効率的に熱分解し、飛灰を無害化することができるため、飛灰の処理に好適に用いられる。

本実施例１に係る灰処理の全体構成図である。 本実施例２に係る灰処理の全体構成図である。 本実施例３に係る灰処理の全体構成図である。 本実施例４に係る灰処理の全体構成図である。 本実施例５に係る灰処理の全体構成図である。 汚泥単独での気流中における燃焼状態を示した図である。

符号の説明

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
３０ 主灰水洗装置
３２ 中和剤
３２ａ Ｎａ系中和剤
３３ 飛灰
３４ 汚泥
３６ 脱水ケーキ
４０ 排水
４１ 排ガス

Claims (18)

1. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
   前記排ガスより捕集した飛灰と外部より導入した脱水されていない汚泥を混合して脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする飛灰無害化方法。
2. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
   前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄した後に、外部より導入した脱水されていない汚泥と混合して脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする飛灰無害化方法。
3. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
   前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄した後に、外部より導入した脱水した後の汚泥と混合して脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする飛灰無害化方法。
4. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
   前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄し、さらに脱水した後に、外部より導入した脱水されていない汚泥と混合して脱水し、脱水して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする飛灰無害化方法。
5. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を焼却炉に再投入し、燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化方法において、
   前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄し、さらに脱水した後に、外部より導入した脱水した後の汚泥と混合して得られた脱水ケーキを焼却炉へ再投入することを特徴とする飛灰無害化方法。
6. 脱水ケーキを、焼却炉の廃棄物投入ホッパとは独立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１〜５いずれかに記載の飛灰無害化方法。
7. 前記飛灰を捕集する除塵装置の上流側の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１〜５いずれかに記載の飛灰無害化方法。
8. 焼却炉で廃棄物を焼却した後に残る主灰を水洗する主灰水洗工程を有し、前記主灰水洗工程上にある主灰水洗装置にて発生した排水の少なくとも一部を前記飛灰を洗浄するための水として使用することを特徴とする請求項２〜５いずれかに記載の飛灰無害化方法。
9. 前記飛灰を除塵装置にて取り除いた後の排ガスを前記主灰水洗装置へ導入することを特徴とする請求項８記載の飛灰無害化方法。
10. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
    前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰と外部より導入した脱水されていない汚泥を混合して脱水する脱水手段と、該脱水手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする飛灰無害化装置。
11. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
    前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄する飛灰洗浄手段と、該飛灰洗浄手段にて洗浄した飛灰と外部より導入した脱水されていない汚泥を混合して脱水する脱水手段と、該脱水手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする飛灰無害化装置。
12. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
    前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄する飛灰洗浄手段と、該飛灰洗浄手段にて洗浄した飛灰と外部より導入した脱水した後の汚泥を混合して脱水する脱水手段と、該脱水手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする飛灰無害化装置。
13. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
    前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄する飛灰洗浄手段と、該飛灰洗浄手段にて洗浄した飛灰を脱水する飛灰脱水手段と、該飛灰脱水手段にて脱水した飛灰と外部より導入した脱水されていない汚泥を混合して脱水する脱水手段と、該脱水手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする飛灰無害化装置。
14. 廃棄物を焼却処理する焼却炉の排ガスより捕集した飛灰を返送回路によって焼却炉に再投入し、焼却炉で燃焼することによって飛灰を無害化する飛灰無害化装置において、
    前記返送回路上に、前記排ガスより捕集した飛灰を洗浄する飛灰洗浄手段と、該飛灰洗浄手段にて洗浄した飛灰を脱水する飛灰脱水手段と、該飛灰脱水手段にて脱水した飛灰と外部より導入した脱水した後の汚泥を混合する混合手段と、該混合手段にて得られた脱水ケーキを焼却炉に投入する脱水ケーキ返送手段とを備えたことを特徴とする飛灰無害化装置。
15. 前記焼却炉の廃棄物投入ホッパとは独立して、前記脱水ケーキ返送手段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１０〜１４いずれかに記載の飛灰無害化装置。
16. 前記飛灰を捕集する飛灰回収回路を、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から構成し、
    前記飛灰回収回路上にある除塵装置の上流側の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１０〜１４いずれかに記載の飛灰無害化装置。
17. 前記焼却炉で廃棄物を焼却後に残る主灰を水洗する主灰水洗手段を有し、該主灰水洗手段にて発生した排水を前記飛灰洗浄手段に投入する手段を設けたことを特徴とする請求項１１〜１４いずれかに記載の飛灰無害化装置。
18. 前記飛灰を捕集する飛灰回収回路を、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から構成し、
    前記飛灰回収回路上にある除塵装置にて飛灰を取り除いた後の排ガスを前記主灰水洗装置へ導入する手段を設けたことを特徴とする請求項１７記載の飛灰無害化装置。
    

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