JP2009262036A - 焼却灰の超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焼却灰を効果的に超音波洗浄することが可能で、且つ焼却灰の移送機構を簡素化した焼却灰の超音波洗浄装置を提供する。
【解決手段】水に浸漬させた焼却灰に超音波振動を加え、該焼却灰に含まれる塩素分を除去する焼却灰の超音波洗浄装置５０において、脱気装置２に接続され焼却灰を脱気する脱気室１と、減圧雰囲気に保持され脱気灰を貯留する減圧貯留室３と、超音波振動を発生させる超音波振動板６を備えるとともに脱気水３４を供給する手段を備え、減圧貯留室３から供給された脱気灰を水に浸漬させた状態で超音波洗浄する超音波洗浄室５とが上方から順に鉛直方向に配置され、脱気室１と減圧貯留室３の間、及び減圧貯留室３と超音波洗浄室５の間に、夫々密閉状態を維持するとともに焼却灰を落下させて移送するための開閉自在な密閉ダンパ２２、２３を介装した。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼却灰を水洗処理して塩素分を除去する焼却灰の超音波洗浄装置に関し、特に、超音波洗浄を行うことにより塩素分の水への溶出を促進し、塩素除去効率の向上を可能とした焼却灰の超音波洗浄装置に関する。

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。一般に、焼却炉から排出される焼却灰の処理方法としては、埋め立て処理、溶融スラグ化、建築資材への再資源化などが挙げられる。特に近年では、これらの灰をセメント原料、人工骨材、植栽用土、路床材、路盤材、焼成タイルなどの製品に加工して有効利用することが求められている。しかし、焼却灰を再資源化するに際して、焼却灰には塩素分が含まれているため、灰の用途に応じて、塩素濃度を基準値以下まで低減する必要がある。

一般的な焼却灰の処理方法としては、金属片等の異物を除去した後、焼却灰を水洗することにより塩素分を低減する方法が用いられている。しかしながら、大部分の塩素分は水洗で除去可能であるが、高品質の再資源化原料として付加価値を与えるためには、単に水洗するのみでは塩素低減は不十分であった。そこで、水洗にて洗浄水のｐＨを酸性若しくは６〜１０に調整したり、粉砕したり、或いは洗浄回数を複数回に増加することにより対応している。
例えば、特許文献１（特許第３３６８３７２号公報）には、焼却灰を粉砕した後、複数回洗浄を行うようにした焼却灰のセメント原料化方法が開示されている。このとき、洗浄時の液ｐＨが６〜１０、好適にはｐＨ８〜１０となるようにし、これにより焼却灰の重金属の溶出を抑制しつつ塩素分を溶解除去するようにしている。

また、水洗処理は、水を貯留した洗浄槽内に焼却灰を供給し、水と焼却灰を混合して焼却灰に含有される塩素分を水に溶出させるが、撹拌混合性が不十分だと焼却灰が水と十分に接触せず、塩素除去効率が低下してしまう。そこで、特許文献２（特開２００２−２５４０４１号公報）には、撹拌翼を回転させることにより混合する手段、ジェットポンプにより水を循環させる手段により撹拌力を向上させる方法が開示されている。
しかしながら、これらの方法では洗浄処理時間が１時間以上と長く、大量の焼却灰を処理するためには装置の大型化、及び系列数の増大が必要であった。
そこで、特許文献３（特開２００６−３２６４６２号公報）には、焼却灰を水洗処理する時に、撹拌に加えて超音波洗浄を付加することにより塩素除去効果を向上させるようにした方法が開示されている。

特許第３３６８３７２号公報 特開２００２−２５４０４１号公報 特開２００６−３２６４６２号公報

上記したように、焼却灰中の塩素分を除去する際には水洗処理が一般に多く用いられており、焼却灰に含まれる大部分の塩素分は水洗で除去可能であるが、水洗処理のみでは不十分であったため、特許文献１に記載されるように、洗浄槽にてｐＨ調整をしたり、粉砕したり、洗浄回数を複数回に増加するなどして対応していた。
しかしながら、焼却灰に含まれる塩素分には水に溶出し難い塩素分が存在し、この溶出し難い塩素分を多く含む場合には、上記したような水洗処理のみでは十分な塩素除去効果が得られなかった。また、特許文献２等に記載されるように、洗浄槽内にプロペラ型の撹拌翼を挿入して撹拌することが一般に広く用いられているが、焼却灰は比重が大きいため十分な混合が難しく、また撹拌動力の増大、若しくは装置が大きくなるなどの欠点がある。また、特許文献２に記載されるように、ジェットポンプによる撹拌混合も提案されているが、焼却灰が混合した水を単にポンプで循環させることは、ポンプ及び循環系統の配管の磨耗が問題となる。

一方、焼却灰を超音波洗浄することは塩素除去に有効な方法であるが、焼却灰は小径の灰粒子が集合したものであり、灰粒子間に大量の空気を抱き込んでいるため、そのままの状態で超音波振動を加えても超音波が空気に吸収されてしまい、効果的な超音波洗浄を行うことは困難であった。また、上記したように焼却灰は多量の小径粒子からなるため取り扱いが煩雑であり、焼却灰を移送する機構が複雑化するという問題があった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、焼却灰を効果的に超音波洗浄することが可能で、且つ焼却灰の移送機構を簡素化した焼却灰の超音波洗浄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、水に浸漬させた焼却灰に超音波振動を加え、該焼却灰に含まれる塩素分を除去する焼却灰の超音波洗浄装置において、
脱気装置に接続され前記焼却灰を脱気する脱気室と、
減圧雰囲気に保持され、前記脱気した焼却灰を貯留する減圧貯留室と、
超音波振動を発生させる超音波発生装置を備えるとともに水を供給する手段を備え、前記減圧貯留室から供給された焼却灰を水に浸漬させた状態で超音波洗浄する超音波洗浄室と、が上方から順に鉛直方向に配置され、
前記脱気室と前記減圧貯留室の間、及び前記減圧貯留室と前記超音波洗浄室の間に、夫々密閉空間を維持するとともに焼却灰を落下させて移送するための開閉自在な密閉ダンパが介装されていることを特徴とする。

本発明によれば、焼却灰を超音波洗浄する際に、該焼却灰を水に浸漬する前に脱気しておくことで、焼却灰の保有空気により超音波が吸収されることを防ぎ、効果的な超音波洗浄が可能となる。従って、焼却灰の塩素除去効率を向上させることができ、セメント原料等の再資源化原料に適した洗浄灰とすることが可能となる。
また、脱気室と減圧貯留室と超音波洗浄室とを立型に配置し、密閉ダンパを介して夫々の空間を灰が重力移動できるように構成したため、焼却灰の移送機構を簡素化でき、且つ密閉空間が容易に形成可能となる。
さらに、脱気室と超音波洗浄室との間に減圧貯留室を設けたことにより、連続的な処理が可能となる。
さらにまた、前記超音波洗浄室は、水が貯留された洗浄灰排出室に密閉ダンパを介して接続されていることが好適である。

また、前記脱気室の前段に、前記焼却灰を粒径分離する乾式粒径分離装置を設け、小粒径側の焼却灰のみを前記脱気室に供給するようにしたことを特徴とする。
これは、小粒径の焼却灰は塩素含有量が多く、大粒径の焼却灰は比較的塩素含有量が少ないため、乾式粒径分離装置により分離した小粒径側の焼却灰のみを超音波洗浄することによりコストの削減が可能となる。
また、前記洗浄灰排出室から排出された洗浄灰から金属類を分離する金属分離装置を備えたことを特徴とする。
焼却灰は超音波洗浄されることにより、塩素分のみでなく、灰表面に付着した付着物も分離する作用を有する。従って、超音波洗浄により金属類が灰表面から分離されるため、後段の金属分離装置で容易に金属類を除去可能となる。

以上記載のごとく本発明によれば、焼却灰を超音波洗浄する際に、該焼却灰を水に浸漬する前に脱気しておくことで、焼却灰の保有空気により超音波が吸収されることを防ぎ、効果的な超音波洗浄が可能となる。従って、焼却灰の塩素除去効率を向上させることができ、セメント原料等の再資源化原料に適した洗浄灰とすることが可能となる。
また、脱気室と減圧貯留室と超音波洗浄室とを立型に配置し、密閉ダンパを介して夫々の空間を灰が重力移動できるように構成したため、焼却灰の移送機構を簡素化でき、且つ密閉空間が容易に形成可能となる。
さらに、脱気室と超音波洗浄室との間に減圧貯留室を設けたことにより、連続的な処理が可能となる。

また、小粒径の焼却灰は塩素含有量が多く、大粒径の焼却灰は比較的塩素含有量が少ないため、乾式粒径分離装置により分離した小粒径側の焼却灰のみを超音波洗浄することによりコストの削減が可能となる。
また、超音波洗浄装置の後段に金属分離装置を設けることにより、超音波洗浄により金属類が灰表面から分離されるため、後段の金属分離装置で容易に金属類を除去可能となる。

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は本発明の実施形態に係る焼却灰の超音波洗浄装置の正面図、図２は本発明の実施形態に係る焼却灰の超音波洗浄装置の側面図、図３は本実施形態に係る超音波洗浄装置が適用される処理システムの一例を示すブロック図である。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係る焼却灰の超音波洗浄装置につき説明する。
超音波洗浄装置５０は、脱気室１と、減圧貯留室３と、超音波洗浄室５と、洗浄灰排出室８とが上方から順に、鉛直方向に配置された構成を備える。
脱気室１の上方には密閉ダンパ２１を介して灰受入部２０が設けられている。
脱気室１には、密閉ダンパ２１を開放することにより前記灰受入部２０から焼却灰３０が落下して供給される。該脱気室１は、脱気装置２が接続されている。また、脱気室１は、密閉ダンパ２１、２２を閉じることで密閉空間が形成されるようになっている。該脱気室１は、密閉状態で脱気装置２を作動させることにより、焼却灰に同伴された保有空気を脱気させる。脱気時、脱気室１内の圧力は大気圧以下とし、装置上経済的に成立する範囲で出来る限り低減する。

減圧貯留室３には、密閉ダンパ２２を開放することにより前記脱気室１から脱気灰が落下して供給される。該減圧貯留室３は、密閉ダンパ２２、２３を閉じることで密閉空間が形成されるようになっている。該減圧貯留室３は、脱気室１と、超音波洗浄室５のバッチ処理量と処理時間の違いによる装置の非効率を回避するために設けられる。即ち、脱気時間を超音波洗浄時間よりも短く設定し、減圧貯留室３に脱気灰を貯留しておくことにより、連続的な処理が可能となる。
減圧貯留室３に貯留された脱気灰は、脱気灰供給装置４により超音波洗浄室５に定量供給される。このとき、脱気灰供給装置４と超音波洗浄室５の間の密閉ダンパ２３は開放している。所定量の脱気灰が超音波洗浄室５に投入されたら密閉ダンパ２３を閉じる。

超音波洗浄室５には、水（脱気水）３４が張られている。水３４は、水（洗浄水）３１を予め脱気水製造装置７により脱気したものである。このとき、脱気水製造装置７により、脱気水中の空気の溶解量が１０ｐｐｍ以下となるまで脱気することが好ましい。また、超音波洗浄室５は、脱気灰投入前から脱気装置２により減圧雰囲気に維持しておき、脱気灰投入時にも減圧雰囲気のまま投入する。
超音波洗浄室５に脱気灰を投入した後は、密閉ダンパ２３、２４を閉じ、該洗浄室５の気圧は大気圧又は大気圧より低い状態にバキューム調節装置（不図示）により調整される。

超音波洗浄室５は、その側壁外面に超音波振動板６が取り付けられている。超音波振動板６は、超音波洗浄室５内に超音波振動を加える装置であり、該超音波振動板６により生起される振動数は、水中音圧の高い振動数であり、好適には２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚとする。
超音波洗浄室５では、前記バキューム調節装置により気圧調整した後、前記超音波振動板６を作動させて脱気水中に超音波を発生させ、所定時間、脱気灰を超音波洗浄する。焼却灰の超音波洗浄では、脱気水中で超音波により連続生成したキャビティが高速消滅を繰り返すことにより、灰表面に高振動数の衝撃が繰り返されて、灰に含有される塩素分が短時間に液側に溶解する。

超音波洗浄が終了したら、密閉ダンパ２４を開放して、洗浄灰を洗浄灰排出室８に重力投入する。洗浄灰排出室８には予め水が貯留されており、洗浄灰は液中のまま超音波洗浄室５から排出室８に投入される。該洗浄灰排出室８には、洗浄灰排出装置９が設けられており、洗浄灰は該洗浄灰排出装置９により水中から引き上げられ、洗浄灰３２の水切りヤード２６に排出される。
水切りヤード２６で洗浄灰３２から分離された同伴水は、ピット２７に貯留され、該ピット２７からスラリポンプ１０によって脱気水製造装置７の入り口に戻され、再使用される。このとき、同伴水の返送ライン上に、ろ過装置１１を設けることが好ましい。また、循環しようする洗浄水の一部は、洗浄水中の塩濃度を一定に保つため、一部系外に排水３３として排出される。

本実施形態によれば、焼却灰を超音波洗浄する際に、該焼却灰を水に浸漬する前に脱気しておくことで、焼却灰の保有空気により超音波が吸収されることを防ぎ、効果的な超音波洗浄が可能となる。従って、焼却灰の塩素除去効率を向上させることができ、セメント原料等の再資源化原料に適した洗浄灰とすることが可能となる。
また、脱気室と減圧貯留室と超音波洗浄室とを立型に配置し、密閉ダンパを介して夫々の空間を灰が重力移動できるように構成したため、焼却灰の移送機構を簡素化でき、且つ密閉空間が容易に形成可能となる。
さらに、脱気室と超音波洗浄室との間に減圧貯留室を設けたことにより、連続的な処理が可能となる。

次に、図３を参照して、本実施形態に係る超音波洗浄装置が適用される処理システムの一例を説明する。
図３において、焼却炉から排出された焼却灰６１は、乾式粒径分離装置５１にて大径物６２を分離除去される。大径物６２を含まない焼却灰３０は、図１及び図２に示した超音波洗浄装置５０で超音波洗浄され、塩素分を除去された後、洗浄灰３２は金属分離装置５２に送給される。金属分離装置５２では、例えば、湿式比重差分離装置等により洗浄灰３２中に含まれる金属類６４を分離除去され、金属類６４を含まない処理灰６３が得られる。処理灰６３は、セメント原料等の再資源化原料として好適に用いられる。一方、超音波洗浄装置５０から排出される排水３３は、排水処理装置５３で処理された後、排水６５として排出される。

本構成によれば、超音波洗浄装置５０の前段に、焼却灰を粒径分離する乾式粒径分離装置５１を設け、小粒径側の焼却灰のみを超音波洗浄装置５０に供給するようにしたことにより、処理コストの削減が可能となる。
また、超音波洗浄装置５０から排出された洗浄灰から金属類を分離する金属分離装置を備えたことを特徴とする。
超音波洗浄装置の後段に金属分離装置を設けることにより、超音波洗浄により金属類が灰表面から分離されるため、後段の金属分離装置で容易に金属類を除去可能となる。

本発明は、焼却灰を超音波洗浄することにより塩素分の水への溶出を促進し、塩素除去効率の向上を可能としたため、焼却灰からセメント原料等の再資源化原料を製造する設備にて好適に用いられる。

本発明の実施形態に係る焼却灰の超音波洗浄装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る焼却灰の超音波洗浄装置の側面図である。 本実施形態に係る超音波洗浄装置が適用される処理システムの一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 脱気室
２ 脱気装置
３ 減圧貯留室
４ 脱気灰供給装置
５ 超音波洗浄室
６ 超音波振動板
７ 脱気水製造装置
８ 洗浄灰排出室
９ 洗浄灰排出装置
２１、２２、２３、２４、２５ 密閉ダンパ
３０ 焼却灰
３１ 水（洗浄水）
３２ 処理灰
３３ 水（排水）
３４ 水（脱気水）

Claims (4)

1. 水に浸漬させた焼却灰に超音波振動を加え、該焼却灰に含まれる塩素分を除去する焼却灰の超音波洗浄装置において、
   脱気装置に接続され前記焼却灰を脱気する脱気室と、
   減圧雰囲気に保持され、前記脱気した焼却灰を貯留する減圧貯留室と、
   超音波振動を発生させる超音波発生装置を備えるとともに水を供給する手段を備え、前記減圧貯留室から供給された焼却灰を水に浸漬させた状態で超音波洗浄する超音波洗浄室と、が上方から順に鉛直方向に配置され、
   前記脱気室と前記減圧貯留室の間、及び前記減圧貯留室と前記超音波洗浄室の間に、夫々密閉空間を維持するとともに焼却灰を落下させて移送するための開閉自在な密閉ダンパが介装されていることを特徴とする焼却灰の超音波洗浄装置。
2. 前記超音波洗浄室は、水が貯留された洗浄灰排出室に密閉ダンパを介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の焼却灰の超音波洗浄装置。
3. 前記脱気室の前段に、前記焼却灰を粒径分離する乾式粒径分離装置を設け、小粒径側の焼却灰のみを前記脱気室に供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の焼却灰の超音波洗浄装置。
4. 前記洗浄灰排出室から排出された洗浄灰から金属類を分離する金属分離装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の焼却灰の超音波洗浄装置。

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