JP2008229429A - 塩含有粉体の処理方法及び処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】炭酸カルシウムのスケールの成長を抑制しつつ、目詰まりが発生するのを防止し、塩含有粉体を効率良く水洗脱塩する。
【解決手段】焼却飛灰等の塩含有粉体を水と混合してスラリー化するとともに、該スラリーＳに、セメントキルン排ガス等の炭酸ガスを含む燃焼排ガスを接触させる溶解槽２と、溶解槽２からのスラリーＳを固液分離する縦型フィルタープレス３とを備える塩含有粉体の処理システム１等。塩含有粉体の処理における最初の工程で、塩含有粉体に水を混合したスラリーに炭酸ガスを含む燃焼排ガスを接触させ、炭酸カルシウムを析出させるため、その後の工程で、設備内でカルシウムのスケールが発生して成長するのを抑制することができる。縦型フィルタープレス３で分離された脱水ケーキＣ１を浮上コンベア４で搬送することができ、縦型フィルタープレス３で分離された濾液Ｌ１を薬液処理し、傾斜板沈降分離装置６で沈降物を回収することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、塩含有粉体の処理方法及び処理システムに関し、特に、塩含有粉体を脱塩処理してセメント原料として利用する方法及びシステムに関する。

近年、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ている。それらは、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要因になるため、焼却飛灰等から予め塩素成分等を除去した後に、セメント原料として利用するようにしている。

図４は、従来の焼却飛灰の処理システムの一例を概略的に示したものであり、この処理システム３０では、溶解槽３１において、焼却飛灰を温水と混合して水洗した後に、ベルトフィルタ３２において、溶解槽３１からのスラリーに水を添加して塩素を溶出して濾過する。得られた脱塩ケーキＣは、セメントキルン等に搬送し、セメント原料として利用する。一方、塩素分、重金属類を含む１次濾液Ｆ１は、ＣＯ₂反応槽３３に搬送し、ＣＯ₂反応槽３３において、炭酸ガスを含むキルン排ガスと混合して炭酸カルシウムを析出させる。次に、凝集剤添加槽３４、沈降槽３５において、炭酸カルシウムを凝集、沈降させ、スラリー状にして回収し、フィルタープレス３６によって固液分離した後に、セメントキルン等に戻してセメント原料として利用する。

沈降槽３５からの２次濾液Ｆ２は、薬液反応槽３７に搬送し、薬液反応槽３７において、塩化第二鉄等の還元剤と反応させ、重金属類を析出させる。次に、沈降槽３８の沈降物を回収し、フィルタープレス３６によって固液分離した後にセメント原料として利用する。３次濾液Ｆ３は、塩酸を加えてｐＨ調整した後に、砂濾過器３９、キレート樹脂塔４０によって、残留重金属、縣濁物質を除去し、放流する。

上記の焼却飛灰の処理システム３０によれば、飛灰中の塩素分を除去すると同時に、その処理過程で発生する排水を浄化することができ、自然環境に与える影響を最小限に抑えながら、焼却飛灰を原料化することが可能となる。しかし、焼却飛灰にはカルシウムが多量に含まれていることがあり、これらのカルシウムは、焼却飛灰の処理過程で溶解し、設備内に付着してスケールを発生させることがある。スケールが成長すると、ベルトフィルタ３２で目詰まりが生じ易くなり、脱塩効率の低下を招くという問題がある。

そこで、特許文献１に記載のカルシウム含有粉体の処理方法では、焼却飛灰を水に溶解させる際に、二水石膏等を混合し、焼却飛灰中のカルシウムを析出させ、その後に、ベルトフィルタに搬送して濾過することで、ベルトフィルタでカルシウムのスケールが成長するのを抑制し、脱塩効率が低下するのを防止するようにしている。
国際公開第ＷＯ２００４／０３０８３９号パンフレット

特許文献１のカルシウム含有粉体の処理方法によれば、カルシウムのスケールが成長するのを抑制することができるものの、析出させた炭酸カルシウムの塊がベルトフィルタの濾布に付着するため、濾布の孔を塞いで目詰まりを生じさせる虞があり、依然として脱塩効率の低下が避けられない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、カルシウムのスケールが成長するのを抑制しつつ、目詰まりが発生するのを防止し、塩含有粉体を効率良く水洗脱塩することなどを可能とする塩含有粉体の処理方法等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、塩含有粉体の処理方法であって、塩含有粉体を水と混合してスラリー化するとともに、該スラリーに炭酸ガスを含む燃焼排ガスを接触させ、その後、縦型フィルタープレスで固液分離することを特徴とする。

そして、本発明によれば、塩含有粉体の処理における最初の工程で、塩含有粉体をスラリー化し、炭酸ガスを含む燃焼排ガスを接触させて炭酸カルシウムを析出させるため、その後の工程で、設備内でカルシウムのスケールが発生して成長するのを抑制することができる。また、炭酸カルシウムを析出させた後は、炭酸カルシウムを含むスラリーを縦型フィルタープレスを用いて固液分離するため、目詰まりが発生するのを防止することが可能となり、塩含有粉体の処理を安定して行うことができる。さらに、従来設置されていたＣＯ₂反応槽、沈降槽等が不要となるとともに、縦型フィルタープレスは、所要敷地面積が小さくて済むため、建設コストを含む設備コストも低減することができる。

上記塩含有粉体の処理方法において、前記縦型フィルタープレスで前記スラリーを水洗処理することができる。縦型フィルタープレスでは、濾布が水平配置されるため、濾布上のスラリーの全体に満遍なく水を供給することができる。このため、スラリー中の塩素分を効率良く溶出させることができ、脱塩効率を向上させることが可能となる。

上記塩含有粉体の処理方法において、前記縦型フィルタープレスで分離された脱水ケーキを浮上コンベアで搬送することができる。浮上コンベアは、コンベアベルトが他の構成部品に非接触の状態で被搬送物を搬送することができるため、故障が少なく、保守コストを削減することが可能となる。

上記塩含有粉体の処理方法において、前記縦型フィルタープレスで分離された濾液を薬液処理し、該薬液処理した濾液を傾斜板沈降分離装置に導入し、沈降物を回収することができる。傾斜板沈降分離装置を用いることにより、沈降装置の所要敷地面積を低減することができるとともに、保守・運転コストを低く抑えることができる。

上記塩含有粉体の処理方法において、前記塩含有粉体に焼却飛灰を用いることができ、前記燃焼排ガスにキルン排ガスを用いることができる。

また、本発明は、塩含有粉体の処理システムであって、塩含有粉体を水と混合してスラリー化するとともに、該スラリーに炭酸ガスを含む燃焼排ガスを接触させる溶解槽と、該溶解槽からのスラリーを固液分離する縦型フィルタープレスとを備えたことを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、設備内でカルシウムのスケールが発生して成長するのを抑制することができるとともに、目詰まりが発生するのを防止することが可能となり、塩含有粉体の処理を安定して行うことができ、建設コストを含む設備コストも低減することができる。

以上のように、本発明によれば、カルシウムのスケールが成長するのを抑制しつつ、目詰まりが発生するのを防止し、塩含有粉体を効率良く水洗脱塩することなどが可能となる。

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。尚、以下の説明においては、塩含有粉体としての焼却飛灰をセメントキルン排ガスを用いて処理する場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかる焼却飛灰の処理システムの一実施の形態を示し、この処理システム１は、大別して、溶解槽２と、縦型フィルタープレス３と、浮上コンベア４と、薬液反応槽５と、沈降分離器６と、マイクロフィルタ７と、フィルタープレス８等を備える。

溶解槽２は、焼却飛灰に含まれる水溶性塩素分を温水に溶解させるとともに、焼却飛灰と温水とを混合したスラリーに炭酸ガスを含むキルン排ガスを添加して炭酸カルシウムを析出させるために備えられる。溶解槽２のキルン排ガス導入口には、焼却飛灰中のカルシウム分と、キルン排ガス中の炭酸ガスとの反応性を高めるため、ゴム製の散気盤が付設される。溶解槽２の前段には、焼却飛灰を一時的に貯蔵するための焼却飛灰タンク２０と、キルン排ガスを溶解槽２に圧送するためのルーツブロア９とが設けられ、後段には、カルシウムが析出したスラリーを縦型フィルタープレス３に導入するためのポンプ１０が設けられる。

縦型フィルタープレス３は、溶解槽２からのスラリーＳを濾過して固液分離するために備えられる。該縦型フィルタープレス３は、水平配置され、縦方向に段積み配置された複数の濾板３ａと、各濾板３ａを昇降させるジャッキ（不図示）と、側方に配置された複数の案内ローラ３ｂと、該複数の案内ローラ３ｂに掛け回された無端状の濾布３ｃとを備え、各濾板３ａの上面上を濾布３ｃが走行するように構成される。図２に示すように、第２段及び第３段の濾板３ａの上面には、濾液を回収するための濾床３ｄが設けられ、各濾板３ａの下面には、凹部３ｅと、凹部３ｅの両端を架橋するように張設されたダイアフラム３ｆとが設けられる。

スラリーＳを濾過するにあたっては、まず、各濾板３ａを上昇させて隣接する濾板３ａの間を離間させ、その状態で、溶解槽２からのスラリーＳを濾布３ｃ上に供給する（図２（ａ））。その後、各濾板３ａを下降させて濾板３ａ間を閉鎖し（図２（ｂ））、濾布３ｃ上のスラリーＳに水を供給してスラリーＳ中の塩素分を溶出させる。次に、凹部３ｅの底面とダイアフラム３ｆとの空間に圧縮空気を導入してダイアフラム３ｆを下方に押し下げ、それによって、スラリーＳを押圧して圧搾濾過する（図２（ｃ））。濾過処理後は、各濾板３ａを上昇させて濾板３ａ間を離間させ、濾布３ｃを走行させて濾布３ｃ上の脱水ケーキ（１次ケーキ）Ｃ１を搬送する（図２（ｄ））。このように、縦型フィルタープレス３では、水平配置された濾布３ｃ上にスラリーＳを載置するため、スラリーＳの全体に満遍なく水を供給することができ、スラリーＳ中の塩素分を効率良く溶出させることができる。また、圧搾濾過によってスラリーＳを脱水するため、スラリーＳ中の水分を高効率で取り除くことができ、含水率の低いケーキを得ることが可能である。

また、この縦型フィルタープレス３では、最下段の案内ローラ３ｂにおいて、濾布３ｃを酸を用いて洗浄する。縦型フィルタープレス３には、スラリーＳに同伴して、溶解槽２で析出された炭酸カルシウムが搬送され、この炭酸カルシウムは、スラリーＳの濾過過程で濾布３ｃの表面に付着するが、濾布３ｃを酸洗浄することで、残留ケーキとともに、濾布３ｃに付着した炭酸カルシウムを洗い流すことができる。このため、縦型フィルタープレス３の前段で、焼却飛灰中の炭酸カルシウムを析出させても、濾布３ｃが目詰まりするのを防止することができる。

縦型フィルタープレス３の下流には、スラリーＳの濾過過程で発生する母濾液Ｌ１を回収するための母濾液タンク１１と、母濾液Ｌ１を薬液反応槽５に搬送するためのポンプ１２と、スラリーＳを洗浄した後に得られる洗濾液Ｌ２を回収するための洗濾液タンク１３と、洗濾液Ｌ２を溶解槽２に搬送するポンプ１４と、酸洗浄後の洗浄液を回収するための洗浄液タンク１５と、洗浄液を縦型フィルタープレス３のケーク洗浄水Ｌ３として利用するためのポンプ１６が付設される。

浮上コンベア４は、縦型フィルタープレス３で分離された１次ケーキＣ１をセメントキルン等に搬送するために備えられる。この浮上コンベア４は、空気式の浮上コンベアであって、図３に示すように、円管状のカバーパイプ４ａと、カバーパイプ４ａの内部に設けられ、断面視半円状の凹曲面部を有するトラフ４ｂと、トラフ４ｂ上に配置されるコンベアベルト４ｃと、トラフ４ｂの下方から空気を供給する空気ダクト４ｄとを備える。尚、図３は、浮上コンベア４の横断面を示し、カバーパイプ４ａ等の各構成部材は、紙面に垂直な方向に延設されている。

この浮上コンベア４では、空気ダクト４ｄからの空気によって、コンベアベルト４ｃを浮上させるため、コンベアベルト４ｃを他の部材に接触させることなく、１次ケーキＣ１を搬送することができる。そのため、コンベアベルト４ｃに摩耗等が生じず、メンテナンス費を削減することができる。また、故障が少ないことから、カバーパイプ４ａを密閉することができ、１次ケーキＣ１中に人体に有害なダイオキシン等が含まれていたとしても、問題なく搬送することができる。

尚、図４の従来の焼却飛灰の処理システム３０では、ベルトフィルタ３６で分離された１次ケーキの含水率が高いため、浮上コンベアを用いることができず、ポンプ（不図示）によって１次ケーキを搬送していたが、本実施の形態では、縦型フィルタープレス３を用いるため、１次ケーキＣ１の含水率を低くすることができ、１次ケーキＣ１の搬送に浮上コンベア４を用いることが可能となっている。

図１に示した薬液反応槽５は、縦型フィルタープレス３からの母濾液Ｌ１に、ｐＨ調整剤として塩酸（ＨＣｌ）、還元剤としての水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）、塩化第二鉄（Ｆｅ₂Ｃｌ₃）等を添加して、鉛、タリウム等の重金属類を析出させるために備えられる。

沈降分離器６は、重金属類等を沈降させて回収するために備えられる。該沈降分離器６は、所定の角度に傾斜した複数の分離プレートを有する傾斜板沈降分離装置であり、図４の従来の沈降槽３５に比べて、所要敷地面積を低減することができるとともに、保守・運転コストを低く抑えることができる。沈降分離器６の前段には、重金属類等の凝集性を高めて沈降し易くする目的で高分子凝集剤を添加するための凝集剤添加槽１７が付設され、後段には、沈降したスラッジを回収するためのスラッジピット１８が付設される。

マイクロフィルタ７は、沈降分離器６からの２次濾液Ｆ２を濾過し、残留重金属類、縣濁物質を除去するために備えられる。該マイクロフィルタ７は、図４の従来の砂濾過器３９よりも小型の濾過装置であるため、２次濾液Ｆ１の濾過にマイクロフィルタ７を用いることによって、濾過設備を小規模化することができる。マイクロフィルタ７で回収された重金属類等を含むスラッジは、上記のスラッジピット１８に搬送される。

フィルタープレス８は、スラッジピット１８に貯蔵されたスラッジを固液分離するために備えられ、フィルタープレス８で分離された脱水ケーキ（２次ケーキ）Ｃ２も、浮上コンベア４でセメントキルン等に搬送されてセメント原料として利用され、３次濾液Ｆ３は、薬液反応槽５の上流側に戻されて、縦型フィルタープレス３からの母濾液Ｌ１と混合される。

次に、上記構成を有する焼却飛灰の処理システム１の動作について、図１を参照して説明する。

まず、焼却施設から受け入れた都市ごみ焼却灰等の焼却飛灰と、温水とを溶解槽２に供給し、溶解槽２において、焼却飛灰に含まれる水溶性塩素分を５５℃以下の温水に溶出させ、スラリーＳのｐＨを１１．５以下に調整する。これと併行して、炭酸ガスを含むキルン排ガスを溶解槽２に供給し、焼却飛灰中のカルシウム分を炭酸カルシウムとしてスラリーＳ中に析出させる。このとき、必要に応じて３０ｐｐｍ以下の高分子凝集剤を添加し、炭酸カルシウムの凝集性を高めるようにしてもよい。

次に、スラリーＳを縦型フィルタープレス３に搬送し、脱水・水洗処理する。このとき、スラリーＳに同伴される炭酸カルシウムは、１次ケーキＣ１中に取り込まれるか、又は濾布３ｃの表面に付着し、母濾液Ｌ１からは分離される。取得された１次ケーキＣ１は、浮上コンベア４によってセメントキルン等に搬送する。母濾液Ｌ１は、ｐＨを９以下に調整した後に、薬液反応槽５に搬送する。

次に、薬液反応槽５において、母濾液Ｌ１に水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）等の還元剤を添加して重金属類を析出させ、その後、沈降分離器６において、析出させた重金属類（スラッジ）を回収する。回収したスラッジは、フィルタープレス８によって固液分離し、分離した２次ケーキＣ２は、浮上コンベア４でセメントキルン等に搬送してセメント原料として利用する。一方、沈降分離器６からの２次濾液Ｆ２は、マイクロフィルタ７で濾過するとともに、キレート樹脂塔１９で水銀等を除去した後放流する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、焼却飛灰の処理における最初の工程で、焼却飛灰に温水を混合させたスラリーに、炭酸ガスを含むキルン排ガスを接触させ、炭酸カルシウムを析出させるため、その後の工程で、設備内でカルシウムのスケールが発生して成長するのを抑制することができる。また、炭酸カルシウムを析出させた後は、炭酸カルシウムを含むスラリーＳを縦型フィルタープレス３を用いて固液分離するため、濾布３ｃを酸洗浄して付着した炭酸カルシウムを洗い流すことができ、目詰まりが発生するのを防止することが可能となり、塩含有粉体の処理を安定して行うことができる。

本発明にかかる焼却飛灰の処理システムの一実施の形態を示す概略図である。 図１の縦型フィルタープレスの動作説明図である。 図１の浮上コンベアを示す横断面図である。 従来の焼却飛灰の処理システムの一例を示す概略図である。

符号の説明

１ 焼却飛灰の処理システム
２ 溶解槽
３ 縦型フィルタープレス
３ａ 濾板
３ｂ 案内ローラ
３ｃ 濾布
３ｄ 濾床
３ｅ 凹部
３ｆ ダイアフラム
４ 浮上コンベア
４ａ カバーパイプ
４ｂ トラフ
４ｃ コンベアベルト
４ｄ 空気ダクト
５ 薬液反応槽
６ 沈降分離器
７ マイクロフィルタ
８ フィルタープレス
９ ルーツブロア
１０ ポンプ
１１ 母濾液タンク
１２ ポンプ
１３ 洗濾液タンク
１４ ポンプ
１５ 洗浄液タンク
１６ ポンプ
１７ 凝集剤添加槽
１８ スラッジピット
１９ キレート樹脂塔
２０ 焼却飛灰タンク
Ｓ スラリー
Ｃ１ １次ケーキ
Ｃ２ ２次ケーキ
Ｌ１ 母濾液
Ｌ２ 洗濾液
Ｌ３ ケーク洗浄水

Claims (6)

1. 塩含有粉体を水と混合してスラリー化するとともに、該スラリーに炭酸ガスを含む燃焼排ガスを接触させ、その後、縦型フィルタープレスで固液分離することを特徴とする塩含有粉体の処理方法。
2. 前記縦型フィルタープレスで前記スラリーを水洗処理することを特徴とする請求項１に記載の塩含有粉体の処理方法。
3. 前記縦型フィルタープレスで分離された脱水ケーキを浮上コンベアで搬送することを特徴とする請求項１又は２に記載の塩含有粉体の処理方法。
4. 前記縦型フィルタープレスで分離された濾液を薬液処理し、該薬液処理した濾液を傾斜板沈降分離装置に導入し、沈降物を回収することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の塩含有粉体の処理方法。
5. 前記塩含有粉体が焼却飛灰であり、前記燃焼排ガスがセメントキルン排ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の塩含有粉体の処理方法。
6. 塩含有粉体を水と混合してスラリー化するとともに、該スラリーに、炭酸ガスを含む燃焼排ガスを接触させる溶解槽と、
   該溶解槽からのスラリーを固液分離する縦型フィルタープレスとを備えることを特徴とする塩含有粉体の処理システム。

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