JP2009202077A

JP2009202077A - ダストの水洗方法

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Publication number: JP2009202077A
Application number: JP2008045644A
Authority: JP
Inventors: Noritoshi Tamura; 典敏田村; Tomomichi Nakamura; 朋道中村
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】塩素バイパスダスト等、セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダスト等を低コストで水洗する。
【解決手段】セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストと、金属アルミニウム又は／及び金属鉄を含む焼却灰とを水に溶解させた後ろ過し、焼却灰中の金属アルミニウム又は／及び金属鉄を還元剤として利用しながらタリウム、鉛等の重金属類を不溶化する。抽気ダストに含まれる重金属類が還元剤によって還元されて不溶化するため、抽気ダストを水洗した後に生じる水洗ろ液に重金属類が溶出せず、水洗ろ液に対して水硫化ソーダの添加等の特別な排水処理を行う必要がなく、低コストでダストを水洗することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダストの水洗方法に関し、特に、セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダスト等を水洗する方法に関する。

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虞に鑑み、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、セメントキルンの窯尻から最下段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システムが用いられている。

この塩素バイパスシステムでは、例えば、特許文献１に記載のように、抽気した燃焼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、セメント粉砕工程で利用していた。

ところが、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、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を水洗処理する必要が生じていた。

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に記載の焼却灰の処理方法では、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、セメント製造工程のセメントキルンの窯尻から最下段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とともに、水洗後のろ液に溶出した重金属類を除去している。

国際公開第ＷＯ９７／２１６３８号パンフレット特開２００７−２６８３９８号公報

しかし、特許文献２に記載の焼却灰の処理方法等では、上述のように、焼却灰と塩素バイパスダストとを水洗した後に生じる水洗ろ液にタリウム、鉛、セレン等の重金属類が溶出するため、排水処理が必要となる。例えば、図２に示すように、貯槽４２に貯留した水洗ろ液に含まれる重金属類の除去にあたって、タンク４１に貯留した水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）を添加し、薬液反応槽４３で重金属類を析出させる方法では、水硫化ソーダ等の薬液の添加に伴うランニングコストのみならず、水硫化ソーダの添加によって発生する有毒ガス（Ｈ₂Ｓ）を回収するためのガス回収設備４４を別途設ける必要があるなど、処理コストが高くなり、改善の余地があった。

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、塩素バイパスダスト等、セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダスト等を低コストで水洗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、ダストの水洗方法であって、セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストと還元剤とを水に溶解させるとともに含まれる重金属類を不溶化させた後ろ過することを特徴とする。

そして、本発明によれば、抽気ダストに含まれる重金属類が、還元剤によって還元されて不溶化されるため、抽気ダストを水洗した後に生じる水洗ろ液に重金属類が溶出せず、水洗ろ液に対して水硫化ソーダの添加等の特別な排水処理を行う必要がなく、低コストでダストを水洗することができる。

前記ダストの水洗方法において、前記還元剤を、水硫化ソーダ、亜硫酸ナトリウム、金属アルミニウム、金属鉄、硫酸第一鉄及び塩化第一鉄からなる群から選択される一種以上とすることができる。

また、本発明は、ダストの水洗方法であって、セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストと、金属アルミニウム又は／及び金属鉄を含む焼却灰とを水に溶解させた後ろ過し、該焼却灰中の前記金属アルミニウム又は／及び金属鉄を還元剤として利用しながら重金属類を不溶化することを特徴とする。

本発明によれば、抽気ダストに含まれる重金属類が、焼却灰中の金属アルミニウム又は／及び金属鉄によって還元されて不溶化されるため、抽気ダストを水洗した後に生じる水洗ろ液に重金属類が溶出せず、水洗ろ液に対して水硫化ソーダの添加等の特別な排水処理を行う必要がなく、低コストでダストを水洗することができ、焼成灰に含まれる金属アルミニウム又は／及び金属鉄を還元剤として利用するため、別途還元剤を用意する必要がなく、還元剤の添加に伴うコストを削減することができるとともに、焼却灰の有効活用にも貢献することができる。

前記ダストの水洗方法において、前記焼却灰をＲＤＦ灰又は流動床灰とすることができる。尚、ＲＤＦ灰とは、ＲＤＦ（ごみ固形化燃料）を燃焼して得られる焼却灰である。

また、前記ダストの水洗方法において、前記焼却灰の添加量を、該焼却灰を添加した後に得られる溶液の酸化還元電位が−２００ｍＶ以下となるように調整することができる。溶液の酸化還元電位を−２００ｍＶ以下とすることで、抽気した燃焼ガスに含まれるダストに含まれる重金属類を効果的に還元し、効率よく重金属類を不溶化することができる。

前記ダストの水洗方法において、前記重金属類を、タリウム、鉛、亜鉛、カドミウム、セレン及び水銀からなる群から選択される一種以上とすることができる。

以上のように、本発明によれば、セメント製造工程から低コストでダストを水洗す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詳細に説明する。尚、以下の説明においては、タリウムを不溶化しながらダストを水洗する場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかるダストの水洗方法を適用した処理システムの一例を示し、この処理システム１は、大別して、塩素バイパスダストタンク２と、焼却灰タンク３と、水タンク４と、塩素バイパスダスト及び焼却灰に水を添加してスラリーＳを生成するスラリータンク６と、スラリーＳを固液分離するベルトフィルター８と、ろ液タンク９とから構成される。

塩素バイパスダストタンク２は、セメントキルンの窯尻から最下段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得られたキルン排ガスに含まれるダストのうち、塩化カリウム等を含む微粉としての塩素バイパスダストを貯留するために備えられる。

焼却灰タンク３は、ＲＤＦ流動床燃焼炉でＲＤＦを燃焼して得られる焼却灰であるＲＤＦ発電流動床灰等の焼却灰を貯留するために備えられる。

スラリータンク６は、塩素バイパスダストタンク２からの塩素バイパスダスト、及び焼却灰タンク３からの焼却灰に、水タンク４に貯留されポンプ５を介して供給された水を添加してスラリーＳを生成するために備えられ、スラリータンク６において、塩素バイパスダスト及び焼却灰に含まれる塩素分を水中に溶解させるとともに、以下に詳述するように、塩素バイパスダストに含まれるタリウムを不溶化することができる。

ベルトフィルター８は、スラリータンク６よりポンプ７を介して供給されたスラリーＳを水洗しながら固液分離するために備えられ、スラリーＳを、塩素分を含むろ液Ｌと、不溶化されたタリウムを含むケーキＣとに分離する。

ろ液タンク９は、塩素分を含むろ液Ｌを貯留するために備えられ、ろ液タンク９の後段には、図示を省略するが、ろ液Ｌに残留する重金属類等を除去し、ろ液Ｌを放流可能な状態にまで浄化するための排水処理設備等が設けられる。

次に、本発明にかかるダストの水洗方法について、図１を中心に参照しながら説明する。

セメントキルンの運転中に、該キルンの窯尻から最下段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、該キルン排ガスに含まれるダストのうち、塩化カリウム等を含む微粉としての塩素バイパスダストを得て塩素バイパスダストタンク２に貯留する。

一方、ＲＤＦ発電所等より、ＲＤＦを燃焼して得られるＲＤＦ発電流動床灰等を焼却灰として受け入れ、焼却灰タンク３に貯留する。

処理システム１の運転を開始し、スラリータンク６において、塩素バイパスダストタンク２からの塩素バイパスダストと、焼却灰タンク３からの焼却灰と、水タンク４からの水とを混合してスラリーＳを生成する。これにより、塩素バイパスダスト及び焼却灰に含まれる塩素分が水中に溶解する。

一方、塩素バイパスダストに含まれるタリウムは、スラリータンク６において、スラリーＳ中に３価のタリウムイオン（Ｔｌ³⁺）として存在するが、このＴｌ³⁺が焼却灰に含まれる金属アルミニウム若しくは金属鉄又はこれらの両方によって還元され、以下のようにして金属タリウム（Ｔｌ⁰）となる。
Ｔｌ³⁺＋３ｅ^-→Ｔｌ⁰

次に、スラリータンク６に貯留されたスラリーＳをポンプ７を介してベルトフィルター８に供給し、ベルトフィルター８によってスラリーＳを水洗しながら固液分離すると、上記のようにして生成した金属タリウムがケークＣ側に含まれ、次工程において、例えば、セメント原料として再利用するなどして処理することができる。一方、スラリータンク６において水中に溶解した塩素分は、ろ液Ｌ側に移行し、ろ液タンク９に貯留した後、排水処理後放流したり、セメント粉砕ミル系に添加する。

次に、実施例として、塩素バイパスダストに、焼却灰としてＲＤＦ発電流動床灰又はストーカー炉焼却飛灰を混合し、図１に示した処理システム１で処理した場合のろ液Ｌに溶出したタリウム濃度を比較した。その結果を表１に示す。実施例１、２がＲＤＦ発電流動床灰を混合した場合、比較例１〜８がストーカー炉焼却飛灰を混合した場合を示す。尚、各実施例及び比較例において、塩素バイパスダストに対する各焼却灰の混合比率は、塩素バイパスダスト：焼却灰＝１：９とした。

表１より明らかなように、実施例１、２のＲＤＦ発電流動床灰を用いた場合には、ろ液Ｌのタリウム濃度が０．０８ｍｇ／ｌ、０．０６ｍｇ／ｌと低く、ほとんど不溶化されているのに対し、比較例１〜８のストーカー炉焼却飛灰を用いた場合には、約１ｍｇ／ｌ〜３ｍｇ／ｌと高い値を示し、ろ液Ｌへの溶出割合が高いことが判る。

表２は、ＲＤＦ発電流動床灰を用いた場合（実施例３）と、ストーカー炉焼却飛灰を用いた場合（比較例９）でろ液ＬのＯＲＰ（酸化還元電位）を比較した結果を示す。尚、各灰に塩素バイパスダストを同表に示す割合で混合し、混合物に対して５倍の水洗水を添加してＯＲＰを測定した。同表より、実施例３のＯＲＰが比較例９に比較して大幅に低く、実施例３におけるろ液Ｌが強い還元性を有することが判明した。

上記結果より、ＲＤＦ発電流動床灰を用いることにより、ＲＤＦ発電流動床灰に含まれる金属アルミニウムが還元剤として機能し、塩素バイパスダストに含まれるタリウムが還元されて不溶化したものと推察される。

以上のように、本実施の形態では、塩素バイパスダストと、金属アルミニウム等を含むＲＤＦ発電流動床灰等の焼却灰とを水に溶解させた後ろ過し、金属アルミニウム等を還元剤として利用しながらタリウムを不溶化するため、塩素バイパスダストを水洗した後に生じる水洗ろ液にタリウムが溶出せず、水洗ろ液に対して水硫化ソーダの添加等の特別な排水処理を行う必要がなくなる。そのため、別途還元剤を用意する必要がなく、還元剤の添加に伴うコストを削減することができるとともに、焼却灰を有効活用することができる。

尚、上記実施の形態では、塩素バイパスダストに、金属アルミニウム等を含むＲＤＦ発電流動床灰等の焼却灰を混合する場合を例にとって説明したが、塩素バイパスダストに焼却灰を混合するのではなく、水硫化ソーダ、亜硫酸ナトリウム、金属アルミニウム、金属鉄、硫酸第一鉄、塩化第一鉄等を還元剤として添加し、上述の要領でタリウムを不溶化させても、従来のように水洗ろ液に溶出したタリウムを除去するための排水処理を行う必要がないため効果的である。

尚、上記実施の形態では、塩素バイパスダストに含まれるタリウムを不溶化する場合について説明したが、塩素バイパスダスト以外にも、セメントキルンの窯尻からセメントキルンプレヒータの最上段サイクロンの出口までの間等からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストに含まれるタリウムを上述の要領で不溶化することも可能である。また、不溶化することのできる重金属は、タリウムに限らず、還元剤によって還元されて不溶化する鉛、亜鉛、カドミウム、セレン及び水銀を不溶化することもできる。

本発明にかかるダストの水洗方法を適用した処理システムの一例を示すフロー図である。従来の焼却灰の処理方法の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１処理システム
２塩素バイパスダストタンク
３焼却灰タンク
４水タンク
５ポンプ
６スラリータンク
７ポンプ
８ベルトフィルター
９ろ液タンク

Claims

セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストと還元剤とを水に溶解させるとともに含まれる重金属類を不溶化させた後ろ過することを特徴とするダストの水洗方法。
前記還元剤は、水硫化ソーダ、亜硫酸ナトリウム、金属アルミニウム、金属鉄、硫酸第一鉄及び塩化第一鉄からなる群から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１に記載のダストの水洗方法。
セメント製造工程からセメントキルン燃焼ガスの一部を抽気し、抽気した燃焼ガスに含まれるダストを集塵し、集塵したダストと、金属アルミニウム又は／及び金属鉄を含む焼却灰とを水に溶解させた後ろ過し、該焼却灰中の前記金属アルミニウム又は／及び金属鉄を還元剤として利用しながら重金属類を不溶化することを特徴とするダストの水洗方法。
前記焼却灰は、ＲＤＦ灰又は流動床灰であることを特徴とする請求項３に記載のダストの水洗方法。
前記焼却灰の添加量を、該焼却灰を添加した後に得られる溶液の酸化還元電位が−２００ｍＶ以下となるように調整することを特徴とする請求項３又は４に記載のダストの水洗方法。
前記重金属類は、タリウム、鉛、亜鉛、カドミウム、セレン及び水銀からなる群から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のダストの水洗方法。