JP2007268398A - 焼却灰の処理方法及び処理設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】都市ごみ焼却灰等をセメント原料としてリサイクルするにあたり、設備コスト及び運転コストを低く抑える。
【解決手段】焼却灰Ａを水洗してケーキＣとろ液Ｌとに分離し、分離したケーキをセメント原料としてセメント製造工程に供給し、セメント製造工程のセメントキルン１３のキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスから塩素バイパスダストを回収し、回収したダストを焼却灰とともに水洗して水溶性塩素化合物を除去する。焼却灰と塩素バイパスダストとの水洗を同時に行うため、設備コスト等が低下する。主灰ＢＡから異物を除去してセメント製造工程に供給し、飛灰ＦＡのみを水洗してもよい。水洗後得られたろ液に溶出するタリウム、鉛、セレンから選択される一つ以上の物質を硫化剤及び／又は還元剤の添加により除去することができる。
【選択図】図１
【解決手段】焼却灰Ａを水洗してケーキＣとろ液Ｌとに分離し、分離したケーキをセメント原料としてセメント製造工程に供給し、セメント製造工程のセメントキルン１３のキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスから塩素バイパスダストを回収し、回収したダストを焼却灰とともに水洗して水溶性塩素化合物を除去する。焼却灰と塩素バイパスダストとの水洗を同時に行うため、設備コスト等が低下する。主灰ＢＡから異物を除去してセメント製造工程に供給し、飛灰ＦＡのみを水洗してもよい。水洗後得られたろ液に溶出するタリウム、鉛、セレンから選択される一つ以上の物質を硫化剤及び／又は還元剤の添加により除去することができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、焼却灰の処理方法及び処理設備に関し、特に、都市ごみ焼却灰等の焼却灰から塩素分を水洗除去した後、セメント原料としてリサイクルするにあたって用いられる方法及び設備に関する。
都市ごみ等を焼却した際に発生する焼却灰は、従来、そのほとんどを最終処分場で埋め立て処理していたが、最終処分場の枯渇のおそれに鑑み、近年、セメント原料としてリサイクルしている。
都市ごみ焼却灰のうち、気体とともに運ばれ、集塵装置で回収される飛灰は、１０〜２０％の塩素分を含むため、セメント原料としてリサイクルするにあたって事前に塩素分を除去する必要がある。そこで、ベルトフィルタ等の水洗脱塩設備を用い、焼却飛灰に含まれる水溶性塩素化合物を水洗除去した後、セメント原料として利用している。
一方、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。
この塩素バイパス設備では、例えば、特許文献１に記載のように、抽気した排ガスを冷却して生成したダストの微粉側に塩素が偏在しているため、ダストを分級機によって粗粉と微粉とに分離し、粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウム等を含む微粉（塩素バイパスダスト）を回収してセメント粉砕ミル系に添加していた。
ところが、近年、上記焼却灰を含む廃棄物のセメント原料化又は燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の処理量が増加するに従い、セメントキルンに持ち込まれる塩素、硫黄、アルカリ等の揮発成分の量も増加し、塩素バイパスダストの発生量も増加している。そのため、塩素バイパスダストをすべてセメント粉砕工程で利用することができず、塩素バイパスダストについても水洗処理されていた。
また、セメント製造設備における廃棄物の処理量の増加に伴い、セメントキルンに持ち込まれる重金属類の量も増加し、重金属類がセメント許容濃度を超えることが予測されるため、塩素バイパスダストの有効利用方法の開発が求められていた。
かかる見地から、特許文献２に記載のセメント原料化処理方法では、従来水洗処理されている塩素バイパスダスト等を脱塩処理し、塩素を含む廃棄物に水を添加して廃棄物中の塩素を溶出させてろ過し、得られた脱塩ケークをセメント原料として利用するとともに、排水を浄化処理してセレン等の重金属類を除去し、環境汚染を引き起こすことなく、塩素バイパスダストの有効利用を図っている。
また、特許文献３には、塩素バイパスダスト等の廃棄物から鉛分、塩素分、カルシウム分を分別して回収する際に、薬剤の使用量を削減することなどを目的とし、鉛分、カルシウム分、塩素分を含む廃棄物と、スラリー化用水とを混合してスラリーとし、スラリーを粗粒分と細粒分とに分級し、細粒分に水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を加えた後、固液分離し、水酸化カルシウムを含む固形分と、鉛分及び塩素分を含むろ液を得て、このろ液に水硫化ソーダ等の硫化剤を添加した後、固液分離し、硫化鉛と、塩素分を含むろ液を得て、得られたろ液を、前記スラリー化のための用水として用いる技術が記載されている。
さらに、特許文献４には、塩素バイパスダスト等の鉛分を含む廃棄物と、スラリー化用水とを混合し、廃棄物中の鉛分を水中に溶出させるに際し、鉛分の水中への溶出率を高めるため、鉛分を含む廃棄物とスラリー化用水とを混合してスラリーとし、スラリーのｐＨを７．０〜１１．５に調整し、かつ、酸化還元電位を４００ｍＶ以上に調整し、鉛分を含むスラリーを得て、鉛分を含むスラリーを固液分離し、固形分と鉛分を含むろ液を得て、鉛分を含むろ液に硫化剤を添加した後、固液分離し、硫化鉛とろ液を得て、得られたろ液の一部を前記スラリー化のための用水として用いる技術が記載されている。
一方、セメント製造工程には、上記セレンや鉛等に加え、燃料としての石炭や廃タイヤから微量のタリウム（Ｔｌ）がもたらされる。例えば、キルンや仮焼炉に供給される微粉炭中には１ｐｐｍ程度、廃タイヤには８ｐｐｍ程度のタリウムが含まれる。このタリウムは、沸点が低いため、セメント焼成装置のキルンからプレヒータの間で揮発し、大部分がプレヒータにおいて濃縮されている。
上述のように、都市ごみ焼却灰等をセメント原料としてリサイクルするにあたり、飛灰から塩素分を除去する必要があるとともに、塩素バイパスダストについても塩素分及びタリウム、鉛、セレン等の重金属類を除去する必要があるため、複数の処理設備が必要になるとともに、各々の処理設備に配員する必要があるなど、設備コスト及び運転コストが高騰するという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、都市ごみ焼却灰等をセメント原料としてリサイクルするにあたり、設備コスト及び運転コストを低く抑えることが可能な焼却灰の処理方法及び処理設備を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、焼却灰の処理方法であって、焼却灰を水洗してケーキとろ液とに分離し、分離したケーキをセメント原料としてセメント製造工程に供給し、該セメント製造工程のセメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスからダストを回収し、回収したダストを前記焼却灰とともに水洗することを特徴とする。
そして、本発明によれば、抽気した燃焼ガスから回収したダストを焼却灰とともに水洗するため、一台の水洗装置によってダスト及び焼却灰から同時に塩素分を除去することができ、装置及び運転コストを低減することができる。
また、本発明は、焼却灰の処理方法であって、飛灰を水洗してケーキとろ液とに分離し、分離したケーキをセメント原料としてセメント製造工程に供給し、主灰から異物を除去して前記セメント製造工程に供給し、該セメント製造工程のセメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスからダストを回収し、回収したダストを前記飛灰とともに水洗することを特徴とする。
本発明によれば、抽気した燃焼ガスから回収したダストを飛灰とともに水洗するため、一台の水洗装置によってダスト及び焼却灰から同時に塩素分を除去することができ、装置及び運転コストを低減することができる。また、主灰については、異物を除去した後そのままセメントキルンに供給するため、水洗装置の負荷を軽減することができる。
前記焼却灰の処理方法において、前記ケーキを前記セメント製造工程の原料部に供給する部位を、７００℃以上、１２００℃以下とすることができ、プレヒータからセメントキルンにかけての領域に前記ケーキを供給することができる。
また、前記焼却灰の処理方法において、前記ろ液に溶出するタリウム又は／及び鉛を硫化剤の添加により除去することができる。これによって、環境汚染を引き起こすことなく、塩素バイパスダストの有効利用を図ることができるとともに、セメント中の重金属類の濃度が許容限度を超えることを防止することができる。
さらに、前記焼却灰の処理方法において、前記硫化剤として、水硫化ソーダ又は硫化ソーダを用いることができる。
また、前記焼却灰の処理方法において、前記ろ液に溶出するセレンを還元剤の添加により除去することができる。これによって、環境汚染を引き起こすことなく、塩素バイパスダストの有効利用を図ることができるとともに、セメント中の重金属類の濃度が許容限度を超えることを防止することができる。
さらに、前記焼却灰の処理方法において、前記還元剤として、塩化第一鉄、硫酸第一鉄又は水硫化ソーダを用いることができる。
また、本発明は、焼却灰の処理設備であって、焼却灰を水洗してケーキとろ液とに分離する水洗装置と、該水洗装置によって分離されたケーキをセメント製造設備の原料部に供給する供給装置と、該セメント製造設備のセメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気装置と、該抽気装置によって抽気された燃焼ガスからダストを回収する集塵装置と、該集塵装置によって回収されたダストを前記水洗装置に供給する第２の供給装置とを備えることを特徴とする。
そして、本発明によれば、上述のように、抽気した燃焼ガスから回収したダストを焼却灰とともに水洗することにより、一台の水洗装置によってダスト及び焼却灰から同時に塩素分を除去することができ、装置及び運転コストを低減することができる。
さらに、本発明は、焼却灰の処理設備であって、飛灰を水洗してケーキとろ液とに分離する水洗装置と、該水洗装置によって分離されたケーキをセメント製造設備の原料部に供給する供給装置と、主灰から異物を除去して該セメント製造設備の原料部に供給する第２の供給装置と、該セメント製造設備のセメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気装置と、該抽気装置によって抽気された燃焼ガスからダストを回収する集塵装置と、該集塵装置によって回収されたダストを前記水洗装置に供給する第３の供給装置とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、上述のように、抽気した燃焼ガスから回収したダストを飛灰とともに水洗するため、一台の水洗装置によってダスト及び焼却灰から同時に塩素分を除去することができ、装置及び運転コストを低減することができるとともに、主灰については、異物を除去した後そのままセメントキルンに供給するため、水洗装置の負荷を軽減することができる。
前記焼却灰の処理設備において、前記供給装置は、前記セメント製造工程の原料部の７００℃以上、１２００℃以下の部位、すなわち、プレヒータからセメントキルンにかけての領域に供給することができる。
また、前記焼却灰の処理設備において、前記水洗装置によって分離されたろ液に硫化剤又は／及び還元剤を添加する添加装置を備えることができる。これによって、ろ液に溶出するタリウム、鉛、セレンから選択される一つ以上の物質を除去することができ、セメント中の重金属類の濃度が許容限度を超えることを防止することができる。
以上のように、本発明によれば、都市ごみ焼却灰等をセメント原料としてリサイクルするにあたり、設備コスト及び運転コストを低く抑えることが可能となる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかる焼却灰処理設備の第１の実施の形態を示し、この処理設備１は、プレヒータ１２と、セメントキルン１３とを備えたセメント製造設備１１に付設され、セメントキルン１３の燃焼ガスの一部を抽気する抽気装置として機能する塩素バイパス設備２と、塩素バイパス設備２で発生した塩素バイパスダスト（以下、適宜「ダスト」という）と、受け入れた都市ごみ焼却灰等の焼却灰Ａとを水洗した後、固液分離を行い、ケーキＣとろ液Ｌとに分離する水洗装置３と、水洗装置３から排出されたケーキＣをプレヒータ１２に供給する供給ライン５と、塩素バイパス設備２によって回収されたダストを水洗装置３に供給する供給ライン６と、セメント粉砕設備に供給する供給ライン７と、水洗装置３から排出されたろ液Ｌに含まれる重金属類を処理する排水処理設備４等を備える。
水洗装置３は、供給された焼却灰Ａ及びダストを温水と混合してスラリー化するための溶解槽と、溶解槽から排出されたスラリーを固液分離するためのベルトフィルタ等で構成される。この水洗装置３によって分離されたろ液Ｌには、焼却灰Ａ及び塩素バイパス設備２からのダストに含まれる水溶性塩素化合物が溶解して除去される。
排水処理設備４は、水洗装置３から排出されたろ液Ｌに含まれるタリウム、鉛、セレン等の重金属類を処理するために設けられ、硫化剤としての水硫化ソーダ又は硫化ソーダ、還元剤としての塩化第一鉄又は硫酸第一鉄を添加するための添加装置を備える。
次に、図１を参照しながら、上記構成を有する処理設備１の動作について、塩素のマテリアルバランスとともに説明する。尚、図中の数字（ｐｐｍ）は、各物質中の塩素濃度であって、クリンカ換算濃度を示す。
セメント製造設備１１のプレヒータ１２には、通常のセメント原料Ｒが供給され、このセメント原料Ｒの塩素含有率は２００ｐｐｍである。
一方、水洗装置３には、外部より受け入れた焼却灰Ａが供給され、この焼却灰Ａは、３０００ｐｐｍと多量の塩素分を含んでいる。そこで、水洗装置３において、焼却灰Ａに含まれる水溶性塩素化合物を水洗除去し、得られたケーキＣ（塩素分３００ｐｐｍ）をセメント製造設備１１に供給する。
セメント製造設備１１において、ケーキＣは、セメント原料Ｒとともにプレヒータ１２で予熱された後、セメントキルン１３によって焼成され、クリンカＣＬが製造される。このクリンカＣＬの塩素含有率は３０ｐｐｍである。
一方、セメント製造設備１１のプレヒータ１２に濃縮された塩素等は、プレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となるため、塩素バイパス設備２によってセメントキルン１３の燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する。この抽気ガスに含まれるダストの塩素含有率は４７０ｐｐｍである。
このダストは、供給ライン７等を介してセメント粉砕設備に供給されるが、ここで供給される量は、セメント中の塩素濃度を許容値以下とするために１７０ｐｐｍ分が上限となる。残りの３００ｐｐｍ分の抽気ダストは、供給ライン６等を介して水洗装置３に供給し、焼却灰Ａとともに水洗し、ダストに含まれる水溶性塩素化合物を除去する。水洗装置３のろ液Ｌは、排水処理設備４を経て放出されるが、廃水の塩素含有率は３０００ｐｐｍである。
上記塩素に加え、水洗装置３からのろ液Ｌには、セメント製造用原燃料及びセメントキルンに持ち込まれる廃棄物等に由来するタリウム、鉛、セレン等の重金属類が含まれる。そこで、排水処理設備４において、硫化剤として、水硫化ソーダ（ＮａＨＳ）又は硫化ソーダ（Ｎａ2Ｓ）を添加し、ろ液Ｌ中のタリウム（Ｔｌ+）を硫化物イオン（Ｓ2-）と反応させて硫化タリウム（Ｔｌ2Ｓ）とし、鉛（Ｐｂ2+）を硫化物イオン（Ｓ2-）と反応させて硫化鉛（ＰｂＳ）とし、還元剤として、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ2）又は硫酸第一鉄（ＦｅSＯ4）を添加し、ろ液Ｌ中の６価又は４価のセレン（ＳｅＯ3 2-，ＳｅＯ4 2-）を０価のセレン（Ｓｅ0）まで還元し、これらをいずれも固形分として沈殿させ、フィルタプレス等を経てケーキ中に回収することができる。
以上説明したように、本実施の形態では、外部から受け入れた焼却灰Ａと、塩素バイパスダストとを別々に水洗するのではなく、水洗装置３によって両者を同時に処理するとともに、ダストに含まれるタリウム等の重金属類を、水洗装置３からのろ液Ｌを処理することで除去するため、都市ごみ焼却灰等をセメント原料としてリサイクルするにあたり、設備コスト及び運転コストを低く抑えることが可能となる。
次に、本発明にかかる焼却灰処理設備の第２の実施の形態について、図２を参照しながら説明する。
本実施の形態では、外部から受け入れた都市ごみ焼却灰等のうち、主灰（ボトムアッシュ）ＢＡと、フライアッシュＦＡとで異なる処理方法を採用している。すなわち、主灰ＢＡは、比較的塩素含有率が低い（１００ｐｐｍ）ため、混在する異物を除去した後、供給ライン８を介して直接セメント製造設備１１に供給する。一方、フライアッシュＦＡは、塩素含有率が高い（３０００ｐｐｍ）ため、水洗装置３において水洗し、フライアッシュＦＡに含まれる水溶性塩素化合物を除去する。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と同様である。
このような構成により、第１の実施の形態と同様の効果に加え、フライアッシュＦＡのみを水洗装置３において水洗するため、水洗装置３の負荷を軽減することができる。
１ 焼却灰の処理設備
２ 塩素バイパス設備
３ 水洗装置
４ 排水処理設備
５〜８ 供給ライン
１１ セメント製造設備
１２ プレヒータ
１３ セメントキルン
２ 塩素バイパス設備
３ 水洗装置
４ 排水処理設備
５〜８ 供給ライン
１１ セメント製造設備
１２ プレヒータ
１３ セメントキルン
Claims (11)
- 焼却灰を水洗してケーキとろ液とに分離し、
分離したケーキをセメント原料としてセメント製造工程に供給し、
該セメント製造工程のセメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、
抽気した燃焼ガスからダストを回収し、
回収したダストを前記焼却灰とともに水洗することを特徴とする焼却灰の処理方法。 - 飛灰を水洗してケーキとろ液とに分離し、
分離したケーキをセメント原料としてセメント製造工程に供給し、
主灰から異物を除去して前記セメント製造工程に供給し、
該セメント製造工程のセメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、
抽気した燃焼ガスからダストを回収し、
回収したダストを前記飛灰とともに水洗することを特徴とする焼却灰の処理方法。 - 前記ケーキを前記セメント製造工程の原料部に供給する部位が、７００℃以上、１２００℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼却灰の処理方法。
- 前記ろ液に溶出するタリウム又は／及び鉛を硫化剤の添加により除去することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の焼却灰の処理方法。
- 前記ろ液に溶出するセレンを還元剤の添加により除去することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の焼却灰の処理方法。
- 前記硫化剤は、水硫化ソーダ又は硫化ソーダであることを特徴とする請求項４に記載の焼却灰の処理方法。
- 前記還元剤は、塩化第一鉄、硫酸第一鉄又は水硫化ソーダであることを特徴とする請求項５に記載の焼却灰の処理方法。
- 焼却灰を水洗してケーキとろ液とに分離する水洗装置と、
該水洗装置によって分離されたケーキをセメント製造設備の原料部に供給する供給装置と、
該セメント製造設備のセメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気装置と、
該抽気装置によって抽気された燃焼ガスからダストを回収する集塵装置と、
該集塵装置によって回収されたダストを前記水洗装置に供給する第２の供給装置とを備えることを特徴とする焼却灰の処理設備。 - 飛灰を水洗してケーキとろ液とに分離する水洗装置と、
該水洗装置によって分離されたケーキをセメント製造設備の原料部に供給する供給装置と、
主灰から異物を除去して該セメント製造設備の原料部に供給する第２の供給装置と、
該セメント製造設備のセメントキルンのキルン尻から最下段のサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気する抽気装置と、
該抽気装置によって抽気された燃焼ガスからダストを回収する集塵装置と、
該集塵装置によって回収されたダストを前記水洗装置に供給する第３の供給装置とを備えることを特徴とする焼却灰の処理設備。 - 前記供給装置は、前記セメント製造工程の原料部の７００℃以上、１２００℃以下の部位に前記ケーキを供給することを特徴とする請求項８又は９に記載の焼却灰の処理設備。
- 前記水洗装置によって分離されたろ液に硫化剤又は／及び還元剤を添加する添加装置を備えることを特徴とする請求項８、９又は１０に記載の焼却灰の処理設備。
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