JP2013255871A - 汚泥焼却灰の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】汚泥焼却灰に含まれているリンをアルカリ性反応液中に抽出し、リン抽出液と、アルカリ処理灰とを得るリン抽出工程S1と、アルカリ処理灰と、酸性溶液とを混合して酸処理灰を得る酸処理工程S5と、リン抽出液中に含まれているリンをリン酸塩として回収するリン回収工程S12と、酸処理灰と、前記リン抽出工程終了後、前記リン回収工程が終了するまでの間に排出されるアルカリ性排液および前記リン抽出工程終了後、前記酸処理工程が終了するまでの間に排出されるアルカリ性排液の少なくとも一方とを混合して酸処理灰のpHを上昇させる中和工程S7とを含む。
【選択図】図1
Description
また、全ての汚泥焼却灰を埋立処分するには広大な埋立処分場を確保する必要がある。そのため、リンを回収した後の汚泥焼却灰(処理灰)をコンクリートの材料等として有効利用し、埋立処分される汚泥焼却灰の量を削減することも望まれている。
なお、本発明において、「リン抽出工程終了後、リン回収工程が終了するまでの間に排出されるアルカリ性排液」としては、特に限定されることなく、リン回収工程においてリン酸塩を析出させた際に排出される排液や、リン回収工程においてリン酸塩を洗浄した際に排出される排液を挙げることができる。また、本発明において、「リン抽出工程終了後、酸処理工程が終了するまでの間に排出されるアルカリ性排液」としては、特に限定されることなく、アルカリ処理灰を洗浄した際に排出される排液を挙げることができる。
なお、本発明において、「酸処理灰のpH」は、固液分離後に温度110℃の乾燥機内で質量が一定になるまで乾燥させた酸処理灰を純水中に濃度2質量%で分散させた際の懸濁液のpHをJIS Z8802に準拠してガラス電極法で測定することにより求めることができる。
なお、本発明において、「リン抽出部でリンを抽出した後、リン回収部でリン酸塩を回収するまでの間に排出されるアルカリ性排液」としては、特に限定されることなく、リン回収部においてリン酸塩を析出させた際に排出される排液や、リン回収部においてリン酸塩を洗浄した際に排出される排液を挙げることができる。また、本発明において、「リン抽出部でリンを抽出した後、酸処理部で酸処理灰を得るまでの間に排出されるアルカリ性排液」としては、特に限定されることなく、アルカリ処理灰を洗浄した際に排出される排液を挙げることができる。
なお、下水汚泥焼却灰を処理してリン酸塩(リン酸カルシウム)および処理灰を得る過程で生じるアルカリ性の排液としては、下記(A)および(B)が挙げられる。
(A)リン抽出工程(S1)の終了後、リン回収工程(S11〜S13)が終了するまでの間に排出されるアルカリ性排液
(B)リン抽出工程(S1)の終了後、酸処理工程(S5)が終了するまでの間に排出されるアルカリ性排液
具体的には、上記(A)のアルカリ性排液としては、例えば、リン回収工程中の、リン酸カルシウム析出工程(S11)の後のリン酸カルシウム回収工程(S12)で得られるアルカリ性排液や、リン回収工程中の洗浄工程(S13)で得られるアルカリ性排液が挙げられる。また、上記(B)のアルカリ性排液としては、例えば、水洗浄工程(S3)の後の第2の固液分離工程(S4)で得られるアルカリ性排液が挙げられる。
因みに、アルカリ性反応液としては、水酸化ナトリウム水溶液や、水酸化カリウム水溶液などを用いることができる。そして、アルカリ性反応液のpHは、例えば13〜14とすることができる。また、抽出槽内に下水汚泥焼却灰を投入する手段としては、ホッパー等を用いることができ、抽出槽内にアルカリ性反応液を供給するアルカリ性反応液添加手段としては、ポンプ等を用いることができる。
P2O5+6OH− → 2PO4 3−+3H2O ・・・(1)
なお、水洗浄工程(S3)で使用する水としては、特に限定されることなく、下水処理水(再生水)を用いることができる。因みに、水洗浄工程(S3)でアルカリ処理灰を洗浄する際に使用する洗浄液としては、洗浄排液がアルカリ性になる洗浄液であれば、水以外の溶液を使用しても良い。また、水洗浄槽内に再生水を供給する手段としては、ポンプ等を用いることができる。
なお、酸処理槽内に洗浄済アルカリ処理灰を投入する手段としては、スラリーポンプ等を用いることができ、酸処理槽内に酸性溶液を供給する酸添加手段としては、ポンプ等を用いることができる。
なお、酸性溶液として硫酸水溶液を用いる場合、酸処理工程(S5)では、酸処理灰のpHが3.5以下となるように洗浄済アルカリ処理灰と硫酸水溶液とを混合することが好ましい。
なお、中和槽内に酸処理灰を投入する手段としては、スラリーポンプ等を用いることができ、中和槽内にアルカリ性排液を供給する手段としては、ポンプ等を用いることができる。
なお、図1に示す汚泥焼却灰の処理方法の中和工程(S7)では、リン回収工程中の洗浄工程(S13)で排出されるアルカリ性排液を使用して酸処理灰のpHを上昇させている。
ここで、最終洗浄工程(S9)で使用する水としては、特に限定されることなく、下水処理水(再生水)を用いることができる。
なお、リン回収工程(S11〜S13)は、リン抽出液中のリンをリン酸カルシウムとして析出させるリン酸カルシウム析出槽、リン酸カルシウム析出槽からリン酸カルシウムを回収するリン酸カルシウム回収手段およびリン酸カルシウム回収手段で回収したリン酸カルシウムを洗浄する洗浄槽を有するリン回収部において行われる。
なお、リン抽出液に対するカルシウム化合物の添加は、リン酸カルシウム析出槽内で行うことができる。また、リン酸カルシウム析出槽内にリン抽出液を供給する手段としては、ポンプ等を用いることができ、リン酸カルシウム析出槽内にカルシウム化合物を投入する手段としては、ホッパー等を用いることができる。
また、リン酸カルシウム析出工程(S11)において使用するカルシウム化合物としては、塩化カルシウムなどを用いることもできるが、薬剤コストを削減しつつ十分に高いpHのアルカリ性排液を得る観点からは、カルシウム化合物として水酸化カルシウムを使用することが好ましい。
ここで、洗浄工程(S13)で使用する水としては、特に限定されることなく、下水処理水(再生水)を用いることができる。
また、上記一例の汚泥焼却灰の処理方法では、リン抽出工程(S1)で、下水汚泥焼却灰中に含まれているヒ素やセレン等の有害成分もリンと一緒に抽出されるので、ヒ素やセレンの含有量が少ない処理灰を得ることができる。
更に、上記一例の汚泥焼却灰の処理方法では、酸処理工程(S5)で、汚泥焼却灰に含まれている鉛を硫酸鉛として不溶化させているので、低pH条件下に置かれた場合であっても鉛が溶出し難い処理灰を得ることができる。
因みに、洗浄工程(S13)で生じたアルカリ性の洗浄排液を中和工程(S7)で使用する場合、リン酸カルシウムを十分に洗浄しつつ、pHの高いアルカリ性の洗浄排液を得る観点からは、洗浄工程(S13)では、リン酸カルシウムを、汚泥焼却灰の5〜10倍の質量の水を用いて洗浄することが好ましい。水の量が汚泥焼却灰の量の5倍未満の場合、リン酸カルシウムを十分に洗浄することができない可能性があると共に、アルカリ性の洗浄排液中の有害成分の濃度が高くなり、中和処理後の酸処理灰中の有害成分量が増加する可能性があるからである。また、水の量が汚泥焼却灰の量の10倍超の場合、十分に高いpHのアルカリ性の洗浄排液を得ることができない可能性があるからである。
具体的には、本発明の汚泥焼却灰の処理方法では、例えば最終洗浄工程(S9)や第5の固液分離工程(S10)を実施しなくても良い。
図1に示す操作フローチャートに従い、表1に示す条件で、本発明に係る汚泥焼却灰の処理方法を用いて10kgの下水汚泥焼却灰を処理した。なお、洗浄工程(S13)では、水100kgを用いてリン酸カルシウムを洗浄した。
そして、得られた処理灰の性状を下記の方法で評価した。また、洗浄工程で生じたアルカリ性の洗浄排液の性状を下記の方法で評価した。結果を表1に示す。
[pH]
得られた処理灰を温度110℃の乾燥機内で一定質量になるまで乾燥させた後、純水中に濃度2質量%で分散させて処理灰懸濁液を調製した。そして、処理灰懸濁液のpHをpHメーター(HORIBA製)で測定し、処理灰のpHとした。
[ヒ素 環境省告示46号試験値]
環境省告示46号試験に準拠し、溶媒(純水に塩酸を加え、pHを5.8以上6.3以下としたもの)を用いた溶出およびろ過を行った後、JIS K0102に準拠して、ヒ素溶出量を測定した。
[セレン 環境省告示46号試験値]
環境省告示46号試験に準拠し、溶媒(純水に塩酸を加え、pHを5.8以上6.3以下としたもの)を用いた溶出およびろ過を行った後、JIS K0102に準拠して、セレン溶出量を測定した。
<排液の性状>
[pH]
温度20℃での排液のpHをpHメーター(HORIBA製)で測定した。
[ヒ素濃度]
JIS K0102に準拠し、水素化物発生原子吸光法を用いて排液中のヒ素濃度を測定した。
[セレン濃度]
JIS K0102に準拠し、水素化物発生原子吸光法を用いて排液中のセレン濃度を測定した。
中和工程(S7)において、アルカリ性の洗浄排液ではなく、水洗浄工程(S3)で生じたアルカリ性排液(即ち、第2の固液分離工程(S4)で得られたアルカリ性排液)を使用した以外は、実施例1と同様にして下水汚泥焼却灰を処理した。なお、水洗浄工程(S3)では、水100kgを用いてアルカリ処理灰を洗浄した。
そして、得られた処理灰の性状を実施例1と同様の方法で評価した。また、水洗浄工程で生じたアルカリ性排液の性状を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。
中和工程(S7)において、アルカリ性の洗浄排液ではなく、リン酸カルシウム析出工程(S11)で生じたアルカリ性排液(即ち、リン酸カルシウム回収工程(S12)で得られたアルカリ性排液)を使用した以外は、実施例1と同様にして下水汚泥焼却灰を処理した。
そして、得られた処理灰の性状を実施例1と同様の方法で評価した。また、リン酸カルシウム析出工程で生じたアルカリ性排液の性状を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。
洗浄工程(S13)においてリン酸カルシウムの洗浄に使用する水の量を変化させ、使用水量/下水汚泥焼却灰の量(質量比)を表1に示すようにした以外は、実施例1と同様にして下水汚泥焼却灰を処理した。
そして、得られた処理灰の性状を実施例1と同様の方法で評価した。また、洗浄工程で生じたアルカリ性の洗浄排液の性状を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。
中和工程(S7)に替えて、酸処理灰を水で3回洗浄する工程を実施した以外は、実施例1と同様にして下水汚泥焼却灰を処理した。なお、水は合計で300L(=100L×3回)使用した。
そして、得られた処理灰の性状を実施例1と同様の方法で評価した。結果を表1に示す。
Claims (7)
- 汚泥焼却灰と、アルカリ性反応液とを混合して前記汚泥焼却灰に含まれているリンを前記アルカリ性反応液中に抽出し、リン抽出液と、アルカリ処理灰とを得るリン抽出工程と、
前記アルカリ処理灰と、酸性溶液とを混合して酸処理灰を得る酸処理工程と、
前記リン抽出液中に含まれているリンをリン酸塩として回収するリン回収工程と、
前記酸処理灰と、前記リン抽出工程終了後、前記リン回収工程が終了するまでの間に排出されるアルカリ性排液および前記リン抽出工程終了後、前記酸処理工程が終了するまでの間に排出されるアルカリ性排液の少なくとも一方とを混合して前記酸処理灰のpHを上昇させる中和工程と、
を含むことを特徴とする、汚泥焼却灰の処理方法。 - 前記中和工程において前記酸処理灰のpHを6以上まで上昇させることを特徴とする、請求項1に記載の汚泥焼却灰の処理方法。
- 前記リン回収工程が、
前記リン抽出液に対してカルシウム化合物を添加し、リン抽出液中のリンをリン酸カルシウムとして析出させるリン酸カルシウム析出工程と、
前記リン酸カルシウムを回収するリン酸カルシウム回収工程と、
回収した前記リン酸カルシウムを洗浄する洗浄工程と、
を含み、
前記中和工程において、前記アルカリ性排液として、前記洗浄工程で排出されるアルカリ性の洗浄排液を使用することを特徴とする、請求項1または2に記載の汚泥焼却灰の処理方法。 - 前記洗浄工程において、前記リン酸カルシウムを、前記汚泥焼却灰の5〜10倍の質量の水を用いて洗浄することを特徴とする、請求項3に記載の汚泥焼却灰の処理方法。
- 前記中和工程でpHを上昇させた酸処理灰を水で洗浄する最終洗浄工程を更に含むことを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載の汚泥焼却灰の処理方法。
- アルカリ性反応液添加手段を備え、アルカリ性反応液と、汚泥焼却灰とを混合して前記汚泥焼却灰に含まれているリンを前記アルカリ性反応液中に抽出し、リン抽出液と、アルカリ処理灰とを得るリン抽出部と、
前記アルカリ処理灰に対して酸性溶液を添加する酸添加手段を備え、前記アルカリ処理灰と前記酸性溶液とを混合して酸処理灰を得る酸処理部と、
前記リン抽出液中に含まれているリンをリン酸塩として回収するリン回収部と、
リン抽出部でリンを抽出した後、リン回収部でリン酸塩を回収するまでの間に排出されるアルカリ性排液およびリン抽出部でリンを抽出した後、酸処理部で酸処理灰を得るまでの間に排出されるアルカリ性排液の少なくとも一方を回収するアルカリ性排液回収手段と、
前記酸処理灰と、前記アルカリ性排液回収手段で回収したアルカリ性排液とを混合して前記酸処理灰のpHを上昇させる中和部と、
を有することを特徴とする、汚泥焼却灰の処理装置。 - 前記リン回収部が、
前記リン抽出液に対してカルシウム化合物を添加するカルシウム添加手段を備え、前記リン抽出液中のリンをリン酸カルシウムとして析出させるリン酸カルシウム析出槽と、
前記リン酸カルシウムを回収するリン酸カルシウム回収手段と、
回収した前記リン酸カルシウムを洗浄する洗浄槽と、
を有し、
前記アルカリ性排液回収手段が、前記洗浄槽から排出されるアルカリ性の洗浄排液を前記アルカリ性排液として回収することを特徴とする、請求項6に記載の汚泥焼却灰の処理装置。
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