JP2013176740A

JP2013176740A - ごみ焼却灰の処理方法及び処理装置

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Publication number: JP2013176740A
Application number: JP2012042904A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Tatsumi; 慶展辰巳; Kensaburo Kondo; 健三朗近藤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-09
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP5954863B2

Abstract

【課題】装置コスト及び運転コストを低く抑えながら、ごみ焼却灰をセメント原料として有効利用する。
【解決手段】ごみ焼却灰Ａ１の表面を研削する表面研削機２と、研削した表面部分を含む微粒子ＦＰと、粗粒子ＣＰとに分別する篩装置３と、分別した微粒子に水を添加して微粒子に含まれる塩素分を溶解させる溶解槽４と、溶解槽からのスラリーＳを固液分離するための固液分離機５と、固液分離によって得られたケーキＣをセメントキルン６に投入する投入装置とを備えるごみ焼却灰の処理装置１。スラリーにセメントキルン排ガスＧ１を導入して難溶性塩の分解を促進させることができる。表面部分を含む微粒子の最大粒径を１ｍｍ以下に調整することが好ましく、スラリー化において、研削した表面部分を含む微粒子に添加する水量を、微粒子の量の１倍以上４倍以下に調整することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、都市ごみ焼却灰等のごみ焼却灰から塩素分を除去した後、セメント原料として有効利用する方法及び装置に関する。

都市ごみ等を焼却した際に発生する焼却灰（以下、「ごみ焼却灰」という）は、従来、そのほとんどが最終処分場で埋め立て処理されていたが、最終処分場の枯渇の虞に鑑み、近年、セメント原料として有効利用されている。

セメント原料として有効利用するにあたって、ごみ焼却灰から事前に塩素分を除去する必要があるが、ごみ焼却灰のうち、焼却残渣として排出される主灰は、塩素分の含有率が１〜２％と、飛灰に比較して格段に少ないが、水溶性塩だけでなく難溶性のフリーデル氏塩を含むため、水洗処理だけでは脱塩率を高めることが困難であった。このフリーデル氏塩は、酸で容易に分解するので、脱塩率を向上させるため、主灰全量を適宜粉砕し、酸を用いてフリーデル氏塩を分解した後、セメント原料として有効利用している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３２６４６２号公報

しかし、処理量の多い主灰の全量を対象として酸を用いてフリーデル氏塩を分解した後、セメント原料として有効利用すると、装置コスト及び運転コストが高騰するという問題があった。

そこで、本発明は、装置コスト及び運転コストを低く抑えながら、ごみ焼却灰、特に主灰をセメント原料として有効利用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、ごみ焼却灰の処理方法であって、ごみ焼却灰の表面を研削し、該研削した表面部分を含む微粒子と、粗粒子とに分別し、該分別した微粒子に水を添加してスラリー化し、該スラリーを固液分離し、該固液分離によって得られたケーキをセメント原料として利用することを特徴とする。

そして、本発明によれば、ごみ焼却灰の塩素分が多く偏在する微粒子側や粒子の表面部分のみを水洗処理することで、水洗処理対象物を少なくすることができるため、使用水量を低減し、運転コストを低く抑えることができる。

上記ごみ焼却灰の処理方法において、前記表面研削をごみ焼却灰の水分量（湿灰又は乾灰）によって湿式又は乾式で行うことができる。水分を含む湿灰では、湿式の表面研削方法を用いる。一方、水分を含まない乾灰では、乾式の表面研削方法を用いる。

上記処理方法において、前記スラリーに酸を添加して難溶性塩の分解を促進させることができ、ごみ焼却灰に含まれる水溶性塩だけでなく難溶性塩も除去することができる。

上記処理方法において、前記スラリーにセメントキルン排ガスを導入して難溶性塩の分解を促進させることができる。セメントキルン排ガスを利用することで、酸を添加する必要がなくなり、薬剤コストを不要とすることができる。

上記処理方法において、前記表面部分を含む微粒子の最大粒径を１ｍｍ以下に調整することができる。これにより、微粒子側に濃縮させた塩素を少ない水量で効率よく水洗脱塩することができる。

前記スラリー化において、前記研削した表面部分を含む微粒子に添加する水量を、該微粒子の量の１倍以上４倍以下に調整することができ、少ない水量で水洗を行い、運転コストを低く抑えることができる。

さらに、本発明は、ごみ焼却灰の処理装置であって、ごみ焼却灰の表面を研削する表面研削機と、該研削した表面部分を含む微粒子と、粗粒子とに分別する篩装置と、該分別した微粒子に水を添加して該微粒子に含まれる塩素分を溶解させる溶解槽と、溶解槽からのスラリーを固液分離するための固液分離機と、該固液分離によって得られたケーキをセメントキルンに投入する投入装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、水洗処理対象物を少なくすることができ、使用水量を低減し、運転コストを低く抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、装置コスト及び運転コストを低く抑えながら、ごみ焼却灰をセメント原料として有効利用することができる。

本発明に係るごみ焼却灰の処理装置の一実施の形態を示す全体構成図である。表面研削した主灰と、主灰原粉の粒度分布を比較したグラフである。表面研削した主灰と、主灰原粉の粒群毎の塩素濃度を比較したグラフである。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係るごみ焼却灰の処理装置（以下、適宜「処理装置」という）の一実施の形態を示し、この処理装置１は、ごみ焼却灰Ａ１の表面を研削する表面研削機２と、表面研削機２から排出された表面研削後のごみ焼却灰Ａ２を、研削した表面部分を含む微粒子ＦＰと、粗粒子ＣＰとに分別する篩装置３と、分別した微粒子ＦＰに水Ｗ１を添加して微粒子ＦＰに含まれる塩素分を溶解させる溶解槽４と、溶解槽４からのスラリーＳを固液分離するための固液分離機としてのフィルタープレス５と、固液分離によって得られたケーキＣをセメントキルン６に投入する投入装置（不図示）等を備える。

表面研削機２は、例えば、回転する胴体と、該胴体と反対方向に回転する回転軸の両方に刃を備え、胴体側の回転刃と、回転軸側の回転刃との間でごみ焼却灰Ａ１の表面を研削する。この表面研削機２は、乾式又は湿式の両方式が存在する。

篩装置３は、表面研削機２によって研削されたごみ焼却灰Ａ１の表面研部分を含む微粒子ＦＰと、粗粒子ＣＰとに分別するために備えられ、湿式又は乾式の振動式や回転式の篩装置等を用いることができる。

溶解槽４は、セメントキルン６からの排ガスＧ１を槽内に吹き込むための吹込装置４ａを備え、分別した微粒子ＦＰに水Ｗ１を添加してスラリー化し、微粒子ＦＰに含まれる水溶性塩素分を水Ｗ１に溶解させると共に、槽内に吹き込んだ排ガスＧ１に含まれる炭酸ガス（ＣＯ₂）によって発生した炭酸によってフリーデル氏塩を分解する。

フィルタープレス５は、溶解槽４から排出されたスラリーＳを固液分離すると共に、スラリーＳに洗浄水Ｗ２を供給して洗浄しながら固液分離する洗浄装置５ａを備える。フィルタープレス５以外にもベルトフィルタ等を用いることもできる。

次に、上記構成を有するごみ焼却灰の処理装置１を用いた処理方法について、図１を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、乾式の表面研削機２及び篩装置３を用いる場合について説明する。

ごみ焼却灰Ａ１を表面研削機２に投入し、ごみ焼却灰Ａ１の表面を研削する。表面研削機２から排出された表面研削後のごみ焼却灰Ａ２を篩装置３に供給し、研削された表面部分を含む微粒子ＦＰと、粗粒子ＣＰとに分別する。ここで、微粒子ＦＰの最大粒径を１ｍｍ以下に調整することが好ましく、微粒子ＦＰの最大粒径が１ｍｍを超えると、水洗処理対象物が増加し、水洗用の使用水量の低減効果が低下するため好ましくない。

次に、表面研削機２によって研削された表面部分を含む微粒子ＦＰを溶解槽４に供給する。尚、この研削された表面部分を含む微粒子ＦＰとは、表面研削機２によって研削された表面部分だけでなく、ごみ焼却灰Ａ１に当初から含まれる微粉も含むものである。一方、篩装置３で分別された粗粒子ＣＰは、系外にて別途処理する。

溶解槽４において、微粒子ＦＰと水Ｗ１とを混合撹拌してスラリーＳを生成し、溶解槽４において、微粒子ＦＰに含まれる水溶性塩素分を水Ｗ１に溶解させる。この際、微粒子ＦＰに添加する水Ｗ１の量を、微粒子ＦＰの量の１倍以上４倍以下に調整することが好ましい。水Ｗ１の量が微粒子ＦＰの１倍未満であると、微粒子ＦＰからの塩素の溶出が十分でなく、４倍を超えると、排水量が多くなり好ましくない。

これと同時に、スラリーＳに吹込装置４ａよりセメントキルン６の排ガスＧ１を吹き込み、排ガスＧ１に含まれるＣＯ₂によって発生した炭酸によってフリーデル氏塩を分解する。一方、溶解槽４からの排ガスＧ２は、適宜排ガス処理を施した後大気に放出する。

尚、フリーデル氏塩とは、化学式で表すと、３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・１０Ｈ₂Ｏであり、下記のように、アルミン酸三石灰（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）が水和反応の際に塩化物イオンを取り込んで生成される塩である。
３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃＋ＣａＣｌ₂＋１０Ｈ₂Ｏ→３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・１０Ｈ₂Ｏ

上述のように、スラリーＳに吹込装置４ａよりセメントキルン６の排ガスＧ１を吹き込むと、下式に示すように、フリーデル氏塩を分解することができ、溶解槽４において主灰の脱塩を行うことができる。
３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・１０Ｈ₂Ｏ＋３ＣＯ₂→３ＣａＣＯ₃＋２Ａｌ（ＯＨ）₃＋ＣａＣｌ₂＋７Ｈ₂Ｏ

次に、溶解槽４から排出されたスラリーＳをフィルタープレス５に供給し、洗浄装置５ａからの水Ｗ２によってスラリーＳを洗浄しながら固液分離して脱塩ケーキＣとろ液（塩水）Ｌとに分離する。スラリーＳの洗浄に用いた水Ｗ２は、洗浄装置５から排水Ｗ３として排出されて溶解槽４に戻される。

フィルタープレス５で塩素分が除去された脱塩ケーキＣをセメントキルン６に投入装置を介して投入してセメント原料として利用する。一方、塩素分を含むろ液Ｌは、一部を循環水Ｌ１として溶解槽４等に戻すと共に、残りの排水Ｌ２に適宜排水処理を施した後、系外へ排出する。

以上のように、本実施の形態によれば、表面研削機２によってごみ焼却灰Ａ１の表面を研削し、研削した表面部分を含む、塩素分が多く偏在する微粒子ＦＰのみをスラリー化して水洗して脱塩することで、使用水量を低減し、運転コストを低く抑えることができる。

これに加え、溶解槽４においてスラリー化したごみ焼却灰Ａ２に排ガスＧ１を吹き込むことで、ごみ焼却灰Ａ２に含まれる難溶性塩の分解を促進させることができるため、塩素分をさらに低減することができる。尚、排ガスＧ１を吹き込むことで、薬剤を用いることなく難溶性塩の分解を促進させることができて好ましいが、排ガスＧ１を吹き込まずに、溶解槽４に、硝酸、炭酸、硫酸、亜硝酸、塩酸、酢酸等の酸を添加して難溶性塩の分解を促進させることもできる。

また、上記実施の形態においては、乾式の表面研削機２及び篩装置３を用いた場合について説明したが、湿式の表面研削機２及び篩装置３を用いることもできる。その場合には、表面研削機２に水を供給すると共に、循環水Ｌ１を表面研削機２や篩装置３に戻すことができる。湿式で表面改質や篩い分けを行うことで、水分を含んだ湿灰に対して有効である。

次に、本発明に係るごみ焼却灰の処理方法及び処理装置の実施例について説明する。

実施例として、埼玉県内のごみ焼却施設から受け入れた主灰の表面を表面研削機（新六精機株式会社製ハリケーンを使用）で研削し、研削した表面部分を含む微粒子（最大粒径０．５ｍｍ以下）と、粗粒子とに分別し、分別した微粒子に水を添加してスラリー化し、スラリーにセメントキルンの排ガスを吹き込まない場合（実施例１）と、セメントキルンの排ガスを吹き込んだ場合（実施例２）、比較例として、主灰の表面を研削せずに水を添加してスラリー化し、スラリーにセメントキルンの排ガスを吹き込まない場合（比較例１）と、セメントキルンの排ガスを吹き込んだ場合（比較例２）とを比較した。その結果を表１に示す。

同表より、実施例１と比較例２とは、略々同等の脱塩率を示したが、実施例２については、脱塩率が大幅に上昇し、主灰の表面研削とセメントキルンの排ガスの導入を共に行うことで、主灰からの塩素分の除去効率が大きく上昇することが判る。

また、埼玉県内のごみ焼却施設から受け入れた主灰の表面を湿式研削し、湿式研削された主灰スラリーを乾燥させ、乾燥物を篩い分けて得られた粒度分布と、粒群毎の塩素濃度を測定し、主灰の原粉について同様のことを行って、粒度分布及び粒群毎の塩素濃度を比較した。塩素濃度は、蛍光Ｘ線分析により測定した。

図２は、上記のように表面研削した主灰と、主灰原粉の粒度分布を示す。同図より、表面研削により粒径の小さい領域での頻度が増加し、粒径の大きい領域での頻度が減少し、微粒子の量が増加していることが判る。

図３は、上記表面研削した主灰と、主灰原粉の粒群毎の塩素濃度を示す。同図より、粒径０．１５ｍｍ以下の塩素頻度が原粉よりも大きくなっていることが判る。これにより、表面研削及び篩分けにより得られた微粒子のみを水洗処理することで、少ない使用水量で効果的に塩素分を除去できることが判る。

１ごみ焼却灰の処理装置
２表面研削機
３篩装置
４溶解槽
４ａ吹込装置
５フィルタープレス
５ａ洗浄装置
６セメントキルン
Ａ１ごみ焼却灰（原粉）
Ａ２ごみ焼却灰（表面研削後）
Ｃケーク
ＣＰ粗粒子
ＦＰ微粒子
Ｇ１（セメントキルンの）排ガス
Ｇ２（溶解槽の）排ガス
Ｌろ液
Ｌ１循環水
Ｌ２排水
Ｓスラリー
Ｗ１水
Ｗ２洗浄水
Ｗ３排水

Claims

ごみ焼却灰の表面を研削し、
該研削した表面部分を含む微粒子と、粗粒子とに分別し、
該分別した微粒子に水を添加してスラリー化し、
該スラリーを固液分離し、
該固液分離によって得られたケーキをセメント原料として利用することを特徴とするごみ焼却灰の処理方法。
前記表面研削を湿式又は乾式で行うことを特徴とする請求項１に記載のごみ焼却灰の処理方法。
前記スラリーに酸を添加して難溶性塩の分解を促進させることを特徴とする請求項１又は２に記載のごみ焼却灰の処理方法。
前記スラリーにセメントキルン排ガスを導入して難溶性塩の分解を促進させることを特徴とする請求項１又は２に記載のごみ焼却灰の処理方法。
前記表面部分を含む微粒子の最大粒径を１ｍｍ以下に調整することを特徴とする請求項１乃至４に記載のごみ焼却灰の処理方法。
前記スラリー化において、前記研削した表面部分を含む微粒子に添加する水量を、該微粒子の量の１倍以上４倍以下に調整することを特徴とする請求項１乃至５に記載のごみ焼却灰の処理方法。
ごみ焼却灰の表面を研削する表面研削機と、
該研削した表面部分を含む微粒子と、粗粒子とに分別する篩装置と、
該分別した微粒子に水を添加して該微粒子に含まれる塩素分を溶解させる溶解槽と、
該溶解槽からのスラリーを固液分離するための固液分離機と、
該固液分離によって得られたケーキをセメントキルンに投入する投入装置とを備えることを特徴とするごみ焼却灰の処理装置。