JP2011125834A - 飛灰の重金属溶出低減剤および重金属溶出低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼却炉から発生した飛灰から溶出する重金属を効率良く低減する重金属溶出低減剤、およびそれを用いた重金属溶出低減方法を提供する。
【解決手段】頁岩を粉砕して粉体とし、粉体の85質量％以上が篩目75μｍを通過する粒子であり、粉体の見掛け比重が0.5〜0.9kg／literの範囲内を満足する重金属溶出低減剤３を、排ガス２から飛灰６を分離する集塵機４に脱塩処理剤５とともに投入し、集塵機から分離された飛灰にキレート剤８を添加して混合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴミ等を焼却する各種の焼却炉から発生した飛灰から溶出する重金属を低減する重金属溶出低減剤、およびそれを用いた重金属溶出低減方法に関するものである。

近年、ゴミ等を処分するために各種の焼却炉が稼働しており、焼却炉から発生する排ガスや廃棄物の処理が、環境保護の観点から重要な課題となっている。図２は、焼却炉から発生する排ガスを処理する手順の一例を示すフロー図である。

焼却炉１ではゴミ等の様々な固形物を焼却する。その際、燃焼によって発生する排ガス２は炉外へ排出される。焼却炉１で焼却される固形物にはプラスチック類も含まれるので、焼却炉１内で燃焼することによって酸性ガスが発生し、排ガス２とともに炉外へ排出される。さらに、固形物の焼却によって生じる微細な灰（以下、飛灰という）も、排ガス２とともに炉外へ排出される。

そのため、排ガス２は集塵機４（たとえばバグフィルター等）へ送給される。集塵機４では、飛灰６が排ガス２から分離される。また集塵機４では、脱塩剤（たとえば消石灰等）を投入して、酸性ガスを中和する。

このようにして中和されかつ飛灰を除去した排ガス２は、煙突10から大気中へ放散される。

一方で、集塵機４にて排ガス２から分離された飛灰６は、混合機７へ送給され、重金属固定剤（いわゆるキレート剤）８を添加して混合される。飛灰６には、焼却炉1内で固形物を焼却することによって発生する微細な粒子状の重金属（たとえば鉛等）が混入しているので、キレート剤８を添加して重金属の溶出を低減する。

キレート剤８によって重金属の溶出が低減された飛灰９は、最終処分（たとえば埋め立て等）に供される。

飛灰を埋め立てで使用する場合、飛灰から溶出する鉛の許容量（すなわち0.3mg／liter以下）が規定されている。そのため、飛灰からの鉛の溶出を低減する技術が種々検討されている。

たとえば特許文献１には、無機酸化物の多孔性物質や非晶質水酸化アルミニウムからなる薬剤を集塵機入側のダクトから排ガスに投入することによって、集塵機で分離された飛灰から溶出する重金属を低減する技術が開示されている。この技術では、集塵機で分離した飛灰には薬剤を投入しないので、使用する薬剤が飛灰からの鉛の溶出を低減する効率は劣る。そのため、薬剤の使用量が増大するという問題がある。

特許文献２には、粘土鉱物からなる重金属吸着剤を焼却炉へ投入することによって、集塵機で分離された飛灰から溶出する重金属を低減する技術が開示されている。この技術では、集塵機で分離した飛灰には重金属吸着剤を投入しないので、重金属吸着剤が飛灰からの鉛の溶出を低減する効率は劣る。そのため、重金属吸着剤の使用量が増大するという問題がある。

特開2000-51658号公報 特開2005-334885号公報

本発明は、焼却炉から発生する飛灰からの重金属の溶出を効率良く低減する重金属溶出低減剤、およびそれを用いた重金属溶出低減方法を提供することを目的とする。

本発明は、焼却炉の排ガスから分離された飛灰から溶出する重金属を低減する重金属溶出低減剤であって、頁岩を粉砕して粉体とし、粉体の85質量％以上が篩目75μｍを通過する粒子であり、粉体の見掛け比重が0.5〜0.9kg／literの範囲内を満足する重金属溶出低減剤である。

本発明の重金属溶出低減剤は、その質量に対して５質量％以下の水分とすることが好ましい。また本発明の重金属溶出低減剤は、特に飛灰から溶出する鉛の低減に有効である。

また本発明は、焼却炉の排ガスから分離された飛灰から溶出する重金属を低減する重金属溶出低減方法において、頁岩を粉砕して粉体とし、粉体の85質量％以上が篩目75μｍを通過する粒子であり、粉体の見掛け比重が0.5〜0.9kg／literの範囲内を満足する重金属溶出低減剤を、排ガスから飛灰を分離する集塵機に脱塩処理剤とともに投入し、集塵機によって分離された飛灰にキレート剤を添加して混合する重金属溶出低減方法である。

本発明の重金属溶出低減方法で使用する重金属溶出低減剤は、その質量に対して５質量％以下の水分とすることが好ましい。また本発明の重金属溶出低減方法は、特に飛灰から溶出する鉛の低減に有効である。

本発明によれば、焼却炉から発生する飛灰からの重金属の溶出を効率良く低減できる。さらに、キレート剤の使用量を削減できる。

本発明を適用して飛灰からの重金属の溶出を低減する手順を示すフロー図である。 従来の飛灰からの重金属の溶出を低減する手順を示すフロー図である。

図１は、本発明を適用して飛灰からの重金属の溶出を低減する手順を示すフロー図である。焼却炉１ではゴミ等の様々な固形物を焼却し、その排ガス２は炉外へ排出される。焼却炉１で焼却される固形物にはプラスチック類も含まれており、燃焼することによって酸性ガスが発生し、排ガス２とともに炉外へ排出される。また、固形物の焼却によって生じる微細な灰（以下、飛灰という）も、排ガス２とともに炉外へ排出される。

これらの酸性ガスや飛灰を中和，除去するため、排ガス２は集塵機４（たとえばバグフィルター等）へ送給される。集塵機４では、脱塩処理剤（たとえば消石灰等）を投入して、酸性ガスを中和する。また集塵機４では、重金属溶出低減剤３を投入する。あるいは集塵機４の入側ダクトに重金属溶出低減剤３を投入しても良い。次いで、飛灰６と重金属溶出低減剤３を排ガス２から分離する。

このようにして飛灰６と重金属溶出低減剤３を除去し、かつ中和された排ガス２は、煙突10から大気中へ放散される。一方、飛灰６と重金属溶出低減剤３は、後述する混合機７へ送給される。

この重金属溶出低減剤３は、頁岩を粉砕した粉体である。

重金属溶出低減剤３の85質量％以上は篩目75μｍを通過する粒子である。篩目75μｍを通過する粒子が85質量％未満では、重金属溶出低減剤３の粒子が粗大になるので、後述する飛灰からの重金属の溶出を低減する効果が得られない。

重金属溶出低減剤３の見掛け比重は0.5〜0.9kg／literとする。重金属溶出低減剤３の見掛け比重が0.5kg／liter未満では、重金属溶出低減剤３の粒子が微細になるので、集塵機４の目詰まりを引き起こす。一方、見掛けが0.9kg／literを超えると、重金属溶出低減剤３の粒子が粗大になるので、後述する飛灰からの重金属の溶出を低減する効果が得られない。

重金属溶出低減剤３の水分は、重金属溶出低減剤３の質量に対して５質量％以下とする。水分が５質量％を超えると、重金属溶出低減剤３の粒子が凝集して粗大化するので、後述する飛灰からの重金属の溶出を低減する効果が得られない。

集塵機４にて排ガス２から分離された飛灰６と重金属溶出低減剤３は、混合機７へ送給され、重金属固定剤（いわゆるキレート剤）８を添加して混合される。飛灰６には、焼却炉1内で固形物を焼却することによって発生する微細な粒子状の重金属（たとえば鉛等）が混入しているので、重金属溶出低減剤３に加えてキレート剤８を添加して重金属の溶出を低減する。

本発明では、集塵機４（あるいはその入側ダクト）に重金属溶出低減剤３を投入するので、混合機７で添加されるキレート剤８との相乗効果によって、飛灰から溶出する重金属を大幅に低減できる。しかも、キレート剤８の使用量を削減できる。

このようにして重金属の溶出が低減された飛灰９は、最終処分（たとえば埋め立て等）に供される。

なお以下では、集塵機４にて排ガス２から分離した飛灰６（すなわち重金属を含む飛灰）と区別するために、混合機７から排出した飛灰（すなわち重金属の溶出を低減した飛灰）を飛灰９と記す。

頁岩を粉砕して、その粉体の85質量％以上が篩目75μｍを通過し、かつ見掛け比重が0.5〜0.9kg／literを満足するように粉砕した粉体を重金属溶出低減剤として使用した。重金属溶出低減剤の水分は５質量％以下であった。得られた重金属溶出低減剤の化学成分の一例を表１に示す。

この重金属溶出低減剤３を、図１に示すように、脱塩処理剤５とともに集塵機４に投入した。重金属溶出低減剤３の投入量は表２に示す通りである。なお、表２に示す飛灰と重金属溶出低減剤の割合は、集塵機４にて排ガス２から分離した飛灰６と集塵機４に投入した重金属溶出低減剤３の合計を100質量％とした比率である。

次いで、集塵機４にて排ガス２から分離した飛灰６と重金属溶出低減剤３を混合機７へ送給し、さらにキレート剤８を添加して混合した。キレート剤８の添加量は表２に示す通りである。なお、表２に示すキレート剤８の割合は、飛灰と重金属溶出低減剤の合計質量を100質量部とした比率である。

次に、飛灰９から溶出する重金属を、昭和48年環境庁告示第13号に準じて測定した。その結果を表２に示す。なお、表２には重金属の例として鉛の測定結果を示す。

表２に示す比較例（試験No.Ａ１，Ｂ１〜Ｂ３）は、重金属溶出低減剤３を使用しない例、発明例（試験No.Ｃ１〜Ｃ３，Ｄ１〜Ｄ３，Ｅ１〜Ｅ３）は、重金属溶出低減剤３を使用する例である。

表２の試験No.Ａ１（比較例）から明らかなように、重金属溶出低減剤３とキレート剤８を使用しない場合の飛灰９から溶出する鉛は63mg／literであった。なお、この単位（mg／liter）は、水１literあたりの鉛の溶出量を指す。

また、試験No.Ｂ１〜Ｂ３（比較例）から明らかなように、キレート剤８のみを使用すると、飛灰９から溶出する鉛は6.3〜15mg／literに低減した。

これに対して、試験No.Ｃ１〜Ｃ３，Ｄ１〜Ｄ３，Ｅ１〜Ｅ３（発明例）から明らかなように、キレート剤８に加えて重金属溶出低減剤３を使用すると、飛灰９から溶出する鉛は0.05未満〜14mg／literであった。

キレート剤８の割合を基準にしてこれらのデータを比べると、キレート剤８の割合を１質量部とした例では、比較例（試験No.Ｂ１）の飛灰９から溶出する鉛が15mg／literであったのに対して、発明例（試験No.Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１）の飛灰９から溶出する鉛は5.9〜14mg／literであった。キレート剤８の割合を２質量部とした例では、比較例（試験No.Ｂ２）の飛灰９から溶出する鉛が15mg／literであったのに対して、発明例（試験No.Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２）の飛灰９から溶出する鉛は2.2〜６mg／literであった。キレート剤８の割合を３質量部とした例では、比較例（試験No.Ｂ３）の飛灰９から溶出する鉛が6.3mg／literであったのに対して、発明例（試験No.Ｃ３，Ｄ３，Ｅ３）の飛灰９から溶出する鉛は0.05未満〜３mg／literであった。いずれもキレート剤８の割合が同一であれば、重金属溶出低減剤３を使用することによって、飛灰９から溶出する鉛が低減したことを示している。

また、飛灰９から溶出する鉛の量を基準にしてこれらのデータを比べると、比較例（試験No.Ｂ３）の飛灰９から溶出する鉛を6.3mg／literに低減するのに要したキレート剤８は３質量部あったのに対して、発明例（試験No.Ｄ１）では重金属溶出低減剤３を使用することによって、キレート剤８の割合を１質量部として同等（すなわち6.1 mg／liter）の値まで鉛の溶出を低減できた。

以上のように、本発明を適用することによって、飛灰から溶出する重金属を効率良く低減でき、かつキレート剤の使用量を削減できることが確かめられた。

しかも発明例（試験No.Ｄ３，Ｅ３）では、飛灰から溶出する鉛が0.05mg／liter以下に減少しており、埋め立てで使用する許容範囲（すなわち0.3mg／liter以下）を満たしている。つまり本発明を適用すれば、飛灰を埋め立てで使用することが可能であることが確かめられた。

焼却炉から排出される飛灰から溶出する重金属を効率良く低減でき、かつキレート剤の使用量を削減できるので、産業上格段の効果を奏する。

１ 焼却炉
２ 排ガス
３ 重金属溶出低減剤
４ 集塵機
５ 脱塩処理剤
６ 排ガスから分離された飛灰
７ 混合機
８ キレート剤
９ 重金属の溶出を低減した飛灰
10 煙突

Claims (6)

1. 焼却炉の排ガスから分離された飛灰から溶出する重金属を低減する重金属溶出低減剤であって、頁岩を粉砕して粉体とし、前記粉体の85質量％以上が篩目75μｍを通過する粒子であり、前記粉体の見掛け比重が0.5〜0.9kg／literの範囲内を満足することを特徴とする飛灰の重金属溶出低減剤。
2. 前記重金属溶出低減剤が、その質量に対して５質量％以下の水分とすることを特徴とする請求項１に記載の飛灰の重金属溶出低減剤。
3. 前記重金属が鉛であることを特徴とする請求項１または２に記載の飛灰の重金属溶出低減剤。
4. 焼却炉の排ガスから分離された飛灰から溶出する重金属を低減する重金属溶出低減方法において、頁岩を粉砕して粉体とし、前記粉体の85質量％以上が篩目75μｍを通過する粒子であり、前記粉体の見掛け比重が0.5〜0.9kg／literの範囲内を満足する重金属溶出低減剤を、前記排ガスから飛灰を分離する集塵機に脱塩処理剤とともに投入し、前記集塵機によって分離された飛灰にキレート剤を添加して混合することを特徴とする飛灰の重金属溶出低減方法。
5. 前記重金属溶出低減剤が、その質量に対して５質量％以下の水分とすることを特徴とする請求項４に記載の飛灰の重金属溶出低減方法。
6. 前記重金属が鉛であることを特徴とする請求項４または５に記載の飛灰の重金属溶出低減方法。
   

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