JP2012101191A

JP2012101191A - 焼却灰の水洗処理方法及び水洗処理システム

Info

Publication number: JP2012101191A
Application number: JP2010252648A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Suda; 祐一須田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】十分に塩素を除去することができる焼却灰の水洗処理方法及び水洗処理システムを提供すること。
【解決手段】洗浄水生成手段２により有機酸を水に添加して洗浄水を得、この洗浄水と焼却灰とを混合液取得手段である溶解攪拌槽３により混合して混合液を得る。この混合液を得る際に、焼却灰は洗浄水に洗浄され、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸によって焼却灰の水和反応が遅延されて焼却灰の硬化が遅延され、その結果、焼却灰に塩素を取り込むことを抑制できる。そして、この状態で混合液を固液分離手段である脱水機４により固液分離するので、十分に塩素を除去することができる。また、このように有機酸によって焼却灰の水和反応が遅延されるので、焼却灰が膨潤することが抑制され、固液分離を容易に行うことができ、一層十分に塩素を除去することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼却灰から塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法及び水洗処理システムに関する発明である。

近年、廃棄物の焼却設備や、石炭やバイオマス等を燃焼する設備から発生する焼却灰は、セメント原料として利用される。このような焼却灰には塩素が含まれていることがあり、当該焼却灰をそのままセメント原料の一部として利用すると、製造されたセメントにも塩素が含まれることになる。塩素を多く含むセメントを鉄筋コンクリート等に用いると、コンクリート内に組み込まれている鉄筋や鉄骨が塩素によって腐食するおそれがある。そのため、セメントの規格では塩素濃度が定められており、セメントメーカーは必要に応じてセメント製造工程で塩素を取り除くが、塩素含有量が多いとこの処理に多くのコストが生じてしまい、焼却灰を利用することができなくなる。従って、焼却灰をセメント材料として利用する場合、焼却灰から塩素をできるだけ除去する必要がある。

焼却灰から塩素を除去するシステムとして、以下の特許文献１に記載された焼却灰の水洗処理システムが知られている。この水洗処理システムでは、第１洗浄装置に焼却灰、水、界面活性剤及び硫酸を供給して粗洗浄した後、第１固液分離装置で焼却灰と排水とに固液分離し、第２洗浄装置に第１固液分離装置で固液分離された焼却灰を供給すると共に新たに水、界面活性剤及び硫酸を供給して仕上げ洗浄した後、第２固液分離装置で処理灰と排水とに固液分離している。そして、界面活性剤を供給して洗浄を行うことで、灰の粒子を水中に分散させて再凝集をしにくくすることができ、塩素除去効率を向上させることが可能としている。

特開２００９−９０１７２号公報

ところで、焼却灰の中には、水に混合した時点ですぐに硬化してしまうものがあり、このような焼却灰に上記水洗処理システムを適用した場合、当該焼却灰に塩素が取り込まれて不溶化してしまい、塩素を除去することが困難となる。また、硬化した焼却灰は、水洗処理システム中で堆積や配管閉塞などの障害をもたらすことがある。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、十分に塩素を除去することができる焼却灰の水洗処理方法及び水洗処理システムを提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究した結果、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸を水に添加して生成された洗浄水を用いて焼却灰を洗浄すると、焼却灰の水和反応が遅延されて焼却灰の硬化が遅延されることを見出した。

そこで、本発明に係る焼却灰の水洗処理方法は、焼却灰から塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法であって、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸を水に添加して洗浄水を得、洗浄水と焼却灰とを混合して混合液を得、混合液を固液分離する。

また、本発明に係る焼却灰の水洗処理システムは、焼却灰から塩素を除去する焼却灰の水洗処理システムであって、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸を水に添加して洗浄水を生成する洗浄水生成手段と、洗浄水と焼却灰とを混合して混合液を得る混合液取得手段と、混合液を固液分離する固液分離手段とを備える。

このような焼却灰の水洗処理方法及び水洗処理システムでは、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸が水に添加されて洗浄水が得られ、この洗浄水と焼却灰とが混合されて混合液が得られる。この混合液が得られる際に、焼却灰は洗浄水に洗浄され、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸によって、焼却灰の水和反応が遅延されて焼却灰の硬化が遅延され、その結果、焼却灰に塩素が取り込まれることが抑制される。そして、この状態で混合液が固液分離されるので、十分に塩素を除去することができる。また、このように有機酸によって焼却灰の水和反応が遅延されるので、焼却灰が膨潤することが抑制され、固液分離を容易に行うことができ、十分に塩素を除去することができる。

ここで、混合液を得る際に、酸を添加することで混合液のｐＨを１０．５以上１２以下に調整することが好ましい。こうすると、焼却灰中の難溶性塩素化合物の溶解が促進されてさらに十分に塩素を除去することができると共に、中性付近で生成する金属水酸化物の生成が抑制され焼却灰の膨潤が抑えられて固液分離をさらに容易に行うことができ、一層十分に塩素を除去することができる。

本発明によれば、十分に塩素を除去することができる焼却灰の水洗処理方法及び水洗処理システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る焼却灰の水洗処理方法を採用した水洗処理システムの概略を示すブロック図である。混合液のｐＨと脱水灰の塩素含有量との関係を示す図である。混合液のｐＨと脱水灰の含水率との関係を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の焼却灰の水洗処理方法及び水洗処理システムの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る焼却灰の水洗処理方法を採用した水洗処理システムの概略を示すブロック図である。

水洗処理システム１は、廃棄物の焼却設備や、石炭やバイオマス等を燃焼する設備から発生する焼却灰から、塩素を除去するためのシステムであり、洗浄水生成手段２、溶解攪拌槽（混合液取得手段）３及び脱水機（固液分離手段）４を備えて構成されている。

洗浄水生成手段２は、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸（以下、「有機酸」とする）を水に添加して洗浄水を生成するためのものであり、有機酸を供給するための配管Ｌ１と、水を供給するための配管Ｌ２とが合流する合流部を備えている。ここで、有機酸としては、例えば、クエン酸、グルコン酸、酒石酸やリンゴ酸などを用いることができる。

この洗浄水生成手段２は、配管Ｌ３を介して溶解攪拌槽３と接続されており、この溶解攪拌槽３に洗浄水を供給する。溶解攪拌槽３には、焼却灰を供給するための配管Ｌ４が接続されており、溶解攪拌槽３は、配管Ｌ４により供給された焼却灰と、配管Ｌ３により供給された洗浄水とを攪拌により混合して混合液を得る。また、溶解攪拌槽３には、酸を供給するための配管Ｌ５が接続されており、溶解攪拌槽３では、混合液を得る際に配管Ｌ５から酸を供給することで、混合液のｐＨを調整することが可能となっている。ここで、酸としては、例えば、硫酸や塩酸などを用いることができる。

この溶解攪拌槽３は、配管Ｌ６を介して脱水機４と接続されており、この脱水機４に混合液を供給する。脱水機４は、配管Ｌ６から供給された混合液を脱水灰及び排水に固液分離し、このうち脱水灰を配管Ｌ８から排出し、排水を配管Ｌ７から排出する。

このような水洗処理システム１では、洗浄水生成手段２により有機酸が水に添加されて洗浄水が得られ、この洗浄水と焼却灰とが溶解攪拌槽３により混合されて混合液が得られる。この混合液が得られる際に、焼却灰は洗浄水に洗浄され、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸によって焼却灰の水和反応が遅延されて焼却灰の硬化が遅延され、その結果、焼却灰に塩素が取り込まれることが抑制される。そして、この状態で混合液が脱水機４により固液分離されるので、十分に塩素を除去することができる。

また、このように１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸によって焼却灰の水和反応が遅延されるので、焼却灰が膨潤することが抑制され、固液分離を容易に行うことができ、十分に塩素を除去することができる。

ここで、焼却灰には、水との接触によりフリーデル氏塩（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＣｌ_２・１０Ｈ_２Ｏ）等の難溶性塩素化合物を生成するものがある。このような難溶性塩素化合物は塩素を不溶化させて焼却灰から塩素を除去することを困難とするため、好ましくない。そこで、溶解攪拌槽３により混合液を得る際に、本実施形態では、配管Ｌ５により酸を添加することで混合液のｐＨを１２以下に調整している。これにより、焼却灰中の難溶性塩素化合物の溶解が促進されてさらに十分に塩素を除去することができる。一方、混合液のｐＨを中性付近まで下げてしまうと、焼却灰の膨潤を促進させる水酸化アルミニウム等の金属水酸化物が生成されてしまい、混合液の固液分離が困難となる。そこで、本実施形態では、溶解攪拌槽３により混合液を得る際に、配管Ｌ５により酸を添加することで混合液のｐＨを１０．５以上に調整している。これにより、中性付近で生成する金属水酸化物の生成が抑制され焼却灰の膨潤が抑えられて固液分離を容易に行うことができ、一層十分に塩素を除去することができる。すなわち、本実施形態では、ｐＨを１０．５以上１２以下に調整することで、フリーデル氏塩による問題と、金属水酸化物生成による問題とを解決している。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、混合液取得手段として溶解攪拌槽３が用いられているが、混合する手段は攪拌に限らず、焼却灰と洗浄水とを混合できるものであれば良い。また、上記実施形態では、固液分離手段として脱水機４が用いられているが、これに代えて、膜分離装置、沈殿分離装置や遠心分離機などを用いても良い。

以下、上記効果を確認すべく本発明者が実施した実施例について述べる。

（実施例１〜６）
１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有するクエン酸を水に添加し、クエン酸の濃度が０．１％、１．０％の洗浄水を得た。木質バイオマスを流動床炉で焼却して得られた塩素含有量１００００ｍｇ／ｋｇの焼却灰と、焼却灰の重量に対し５〜１０倍又は２５〜５０倍の重量の洗浄水とを攪拌して混合液を得た。攪拌時間は５〜３０分とした。各実施例の条件を表１に示す。攪拌の際に、混合液に硫酸を添加してｐＨを調整した。そして、混合液を脱水機で脱水し脱水灰を得た。図２は混合液のｐＨと脱水灰の塩素含有量との関係を示す図、図３は混合液のｐＨと脱水灰の含水率との関係を示す図である。各実施例の図２,３中における記号は、表１に示す通りである。なお、ｐＨが１１．５より大きいものについてはｐＨ調整を行っていない。

（比較例１〜５）
洗浄水に代えて水（クエン酸を含有していない水）を用い、水と焼却灰とを攪拌した点以外は、実施例１〜６と同様である。なお、比較例１〜５のいずれの場合もｐＨ調整は行っていない。各比較例の条件を表１に示す。また、各比較例の結果を図２，３に示す。各比較例の図２，３中における記号は、表１に示す通りである。

図２から、１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有するクエン酸が添加された洗浄水を用いて焼却灰を洗浄した実施例１〜６（黒印）では、いずれの場合も塩素含有量が２５００ｍｇ／ｋｇより小さく、塩素が十分除去されていることがわかる。また、クエン酸の濃度が１．０％の場合には、混合液のｐＨ調整を行っていない実施例４，６（■，◆）であっても塩素含有量は１３００ｍｇ／ｋｇ程度まで低減されており、塩素が十分除去されていることがわかる。さらに、ｐＨが１２以下の場合では、クエン酸の濃度が０．１％と低濃度である場合（●，×，＋）でも塩素含有量は２０００ｍｇ／ｋｇより小さく、中には１１００ｍｇ／ｋｇ程度まで低減されている場合もあり、塩素が十分除去されていることがわかる。

ここで、水を用いて焼却灰を洗浄した比較例３，５（○，▽）では、塩素含有量が３０００〜４３００ｍｇ／ｋｇと大きく、水を用いて焼却灰を洗浄しても塩素は十分除去できないことがわかる。また、比較例１，２，４（◇，□，△）では、塩素含有量は１８００ｍｇ／ｋｇ程度まで低減されているが、これらはいずれも焼却灰の重量に対し２５〜５０倍の重量の多量の水を用いて洗浄した場合である。多量の水を用いて洗浄すれば、混合液中の焼却灰の濃度は希薄となって焼却灰の硬化が遅延され、塩素はかなり除去されるが、このような多量の水を用いて洗浄することは、実設備においては、排水処理が過大となるため困難である。これに対し、本発明の実施例である実施例１〜５（黒印）では、焼却灰の重量に対し５〜１０倍の重量の洗浄水でも、塩素が十分除去されていることがわかる。

また、図３から、クエン酸が０．１％添加された洗浄水を用いて焼却灰を洗浄した実施例１〜３（●，×，＋）では、ｐＨが８の場合を除き、含水率は５５％以下であるが、特に、ｐＨが１０．５以上１２．０以下の場合では、クエン酸の添加量が０．１％及び１．０％のいずれの実施例（黒印）においても含水率は５０％以下で、中には４０％程度まで低減されている場合もあり、十分に固液分離されていることがわかる。また、クエン酸の濃度が１．０％の場合には、混合液のｐＨに寄らず含水率は５０％以下であり、十分に固液分離されていることがわかる。

また、水を用いて焼却灰を洗浄した比較例１〜５（白印）では、含水率が５５％より大きい場合が多く、十分に固液分離されていないことがわかる。特に、焼却灰と水との攪拌時間が長いと、焼却灰の水和反応が促進されて焼却灰の含水率が高くなる傾向にあり、例えば、攪拌時間が３０分と長い比較例４，５（△，▽）では含水率が６５％程度まで高くなっているものもある。これに対し、クエン酸を添加した点以外は比較例４と同様である実施例６（◆）では、含水率は４０％以下と低く、十分に固液分離されていることがわかる。

１…水洗処理システム、２…洗浄水生成手段、３…溶解攪拌槽（混合液取得手段）、４…脱水機（固液分離手段）。

Claims

焼却灰から塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法であって、
１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸を水に添加して洗浄水を得、
前記洗浄水と焼却灰とを混合して混合液を得、
前記混合液を固液分離する、
焼却灰の水洗処理方法。
前記混合液を得る際に、酸を添加することで前記混合液のｐＨを１０．５以上１２以下に調整する請求項１に記載の焼却灰の水洗処理方法。
焼却灰から塩素を除去する焼却灰の水洗処理システムであって、
１個以上のヒドロキシル基及び１個以上のカルボキシル基を含有する有機酸を水に添加して洗浄水を生成する洗浄水生成手段と、
前記洗浄水と焼却灰とを混合して混合液を得る混合液取得手段と、
前記混合液を固液分離する固液分離手段と、
を備える焼却灰の水洗処理システム。