JP2014008420A - 飛灰等の処理方法及び飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法 - Google Patents

飛灰等の処理方法及び飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰等に対して、飛灰等からの重金属の溶出を効果的に低減することができる飛灰等の処理方法、及び飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法を提供する。
【解決手段】炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰等に対して、鉄塩を添加して処理する。また、鉄塩を添加して処理するに当たり、飛灰等の酸消費量に基づいて、鉄塩の添加量を決定する。酸性ガスの処理に用いる炭酸含有アルカリ化合物としては炭酸水素ナトリウムが好適であり、飛灰等に対して添加する鉄塩としては、鉄(II)塩、特に塩化鉄(II)が好適である。
【選択図】図2

Description

本発明は、飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法、及び飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法に関する。より詳しくは、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物を処理する方法等に関する。
産業廃棄物、都市ごみ及び燃料等(以下、廃棄物等という)を焼却、溶融又は焼成する際に発生する排ガスの中には、焼却等される廃棄物等に由来する塩素系や硫黄系等の酸性ガスが含まれている。
そのため、従来から、廃棄物等を焼却等する設備(例えば、廃棄物等の焼却炉、廃棄物等の溶融炉、発電ボイラー、及び炭化炉等であり、これらを総称して「焼却設備」という)において、消石灰や炭酸水素ナトリウム等の塩基性物質により酸性ガスを処理し、この処理を施してから、排ガスを大気中に放散することが行われている(特許文献1参照)。
また、焼却設備から発生する排ガスには、酸性ガス以外に、Pb、Cd、Cr(VI)、As、Seなどの重金属物質が含まれ、廃棄物等が焼却等される際に発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物に濃縮して含有される。
そのため、飛灰等については、これらを廃棄する場合であっても、再利用する場合であっても、含有される重金属の溶出を防止することが義務付けられており、飛灰等に対して、飛灰等からの重金属の溶出を防止するための薬剤を添加する方法が採用されている。
上記薬剤については、飛灰等からの重金属の溶出をより効率よく防止できるよう、さらなる検討が望まれる。
また、上記薬剤による処理に当たっては、飛灰等に薬剤を過不足なく添加して、必要最低限の添加量で飛灰等からの重金属の溶出を防止するために、その的確な添加量を把握することが望まれる。
特開2002−263442号公報
そこで、本発明では、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰等に対して、飛灰等からの重金属の溶出を効果的に低減することができる飛灰等の処理方法を提供するものである。また、その飛灰等に対して、重金属溶出を防止するための薬剤を添加するに当たり、その薬剤の的確な添加量を決定する方法を提供するものである。
本発明者らは、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する際の飛灰等に添加する薬剤について鋭意研究を重ねた結果、薬剤として鉄塩を用いることに着目し、この鉄塩の添加量は飛灰等の酸消費量に基づいて判断できることも見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物に対して、鉄塩を添加して処理する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法を提供する。
前記鉄塩の添加量は、前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の酸消費量に基づいて決定されるのが好ましい。
本発明では、前記鉄塩は、以下の式(A)に従って算出される鉄塩の算出添加量Yの±20%の範囲内の添加量で添加されるのが好ましい。
Y=0.134X−1.82 ・・・(A)
[式(A)中、Xは前記酸消費量を表し、Yは鉄塩の算出添加量、但しY>0を表す。]
本発明では、前記鉄塩が添加された際の前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物のpHを9.0〜11.0に調整するのが好ましい。
本発明では、前記鉄塩が添加された際の前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物中の炭酸イオン及び重炭酸イオンを合算した濃度が50mg/L以下であることが好ましい。
本発明においては、前記鉄塩として、鉄(II)塩を用いるのが好ましく、塩化鉄(II)を用いるのがより好ましい。
本発明においては、前記炭酸含有アルカリ化合物は、炭酸水素ナトリウムであることが好ましい。
また、本発明は、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物に対して、鉄塩を添加して処理するに当たり、前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の酸消費量に基づいて、前記鉄塩の添加量を決定する、飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法を提供する。
本発明の飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法では、前記鉄塩の添加量を、以下の式(A)に従って算出される鉄塩の算出添加量Yの±20%の範囲内とすることが好ましい。
Y=0.134X−1.82 ・・・(A)
[式(A)中、Xは前記酸消費量を表し、Yは鉄塩の算出添加量、但しY>0を表す。]
本発明では、前記鉄塩は、鉄(II)塩であるのが好ましく、塩化鉄(II)であるのがより好ましい。
本発明においては、前記炭酸含有アルカリ化合物は、炭酸水素ナトリウムであることが好ましい。
本発明によれば、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設における飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物からの重金属の溶出を効果的に低減することができる。さらに、本発明の飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法によれば、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設における飛灰等に対して、鉄塩の添加量を的確に決定することができる。
実施例の塩化鉄(II)処理における炭酸イオン及び重炭酸イオンの濃度と、重金属(Pb、Cr(VI))溶出濃度との関係を示すグラフである。 実施例の飛灰等の酸消費量と塩化鉄(II)の必要量との関係を示すグラフである。
以下、本発明(本技術)を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本技術は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
<飛灰等の処理方法>
本技術の飛灰等の処理方法は、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物に対して、鉄塩を添加して処理する方法である。
本技術において処理対象となる飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物(以下、「飛灰等」ともいう)は、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生するものである。
本技術における処理対象となる飛灰は、廃棄物等が焼却等された際に発生され、排ガス中に浮遊する煤塵(灰)のうち、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生するものをいう。当該飛灰は、当該排ガス処理施設において、バグフィルター、電気集塵機等の集塵機により捕集され得る。
本技術における処理対象となるガス処理残渣は、HClやSOx等の酸性ガスと、酸性ガスの処理に用いられる炭酸含有アルカリ化合物の反応生成物であり、廃棄物等の被燃焼物由来の煤塵(灰)は含まない。また、当該ガス処理残渣は、捕集される上記飛灰等の中に含まれ得る。
本技術における処理対象となる飛灰及びガス処理残渣の混合物は、前記飛灰と前記ガス処理残渣とを含むものである。
なお、本技術における処理対象となる飛灰等に含まれ得る重金属としては、Pb、Cr(VI)、Cd、Hg、As、及びSe等が挙げられる。
本技術の適用にあたり、処理対象となる飛灰等の酸消費量は、後述するJIS K0101の酸消費量(pH8.3)に準じて測定される値で、15〜300[mg−CaCO/g−灰]であることが好ましく、15〜200[mg−CaCO/g−灰]であることがより好ましく、20〜150[mg−CaCO/g−灰]であることがさらに好ましい。かかる範囲であれば、この飛灰等の酸消費量に基づいて、後述する飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量を決定し易く、後述する式(A)の精度を高めることができる。
また、飛灰等の酸消費量が上記数値範囲を超える場合には、飛灰等を希釈して、上記数値範囲に含まれるように調整することが好ましい。
排ガス処理施設において排ガス(酸性ガス)の処理に用いられる炭酸含有アルカリ化合物は、炭酸及びアルカリ金属を含有する化合物であればよく、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩(アルカリ金属重炭酸塩)、及びそれらの複塩、並びにそれらを成分として含む天然資源の抽出物等から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。
炭酸含有アルカリ化合物としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、セスキ炭酸ナトリウム、及び天然ソーダ等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのうち、炭酸水素ナトリウムが好ましい。
上記排ガス処理施設において、炭酸含有アルカリ化合物は、排ガス中に含まれるHClやSOx等の酸性ガスとの反応効率がよい点で用いられ、排ガスに対して、例えば、噴霧等の手法により添加される。また、炭酸含有アルカリ化合物は、バグフィルター、電気集塵機等の集塵機よりも上流側に位置する煙道に添加され得る。
炭酸含有アルカリ化合物の添加量は、炭酸含有アルカリ化合物を添加する前の排ガス又は集塵機よりも下流側の排ガス中の硫黄酸化物及び/又は塩化水素濃度を計測し、この計測値に応じて制御されるのが好ましい。
炭酸含有アルカリ化合物の添加量は、上記排ガス処理施設において発生する主要な酸性ガスであるHCl、SOxの合計量に対し、好ましくは0.5〜3当量、より好ましくは0.7〜1.5当量程度添加するのが好ましい。
炭酸含有アルカリ化合物は、SOxやHCl等の酸性ガスとの反応性を高くするために、平均粒子径(レーザー回折・散乱法により測定される粒度分布の積算分率50%での粒子径)が30μm以下の微粉であることが好ましく、5〜20μmの微粉であることがより好ましい。この炭酸含有アルカリ化合物は、粒子径を調整した剤を適用してもよいし、粉砕設備を設け、粒子径の粗い炭酸含有アルカリ化合物を排ガス処理施設で粉砕しながら添加してもよい。
本技術における処理対象となる飛灰等の処理に用いられる鉄塩としては、鉄(II)塩(第一鉄塩)及び鉄(III)塩(第二鉄塩)から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。
鉄(II)塩としては、フッ化鉄(II)、塩化鉄(II)、臭化鉄(II)、ヨウ化鉄(II)、硫酸鉄(II)、チオシアン酸鉄(II)、リン酸鉄(II)、及びグルコン酸鉄(II)、並びにそれら鉄(II)塩の水和物等が挙げられる。
鉄(III)塩としては、フッ化鉄(III)、塩化鉄(III)、臭化鉄(III)、ヨウ化鉄(III)、硫酸鉄(III)、チオシアン酸鉄(III)、リン酸鉄(III)、及びグルコン酸鉄(III)等、並びにそれら鉄(III)塩の水和物等が挙げられる。
これらの鉄塩は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの鉄塩のうち、塩化鉄(II)を用いるのが好ましい。
本技術において、飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量は、後述する「飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法」を利用して決定するのが好ましく、当該飛灰等の酸消費量に基づいて、決定するのが好ましい。
本技術において、処理対象となる飛灰等に対して鉄塩を添加、混合する方法に特に制限はなく、例えば、バッチ式混練機又は連続的混練機等を用い、捕集された当該飛灰等に対して鉄塩及び水を同時又は別々に添加して混練することができる。
例えば、本技術の処理対象となる飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物からなる原灰がホッパーに投入され、二軸式混練機のバレルの中で鉄塩と水が添加され、混練される。少量の水を添加し、二軸式混練機を用いて混練することにより、当該原灰と鉄塩とを均一に混合して、鉄塩による処理効果を十分に高めることができる。
二軸式混練機等で鉄塩と混合された飛灰等は、造粒機へ送られ、高圧で押出成形されて粒状化することが可能である。鉄塩添加後の飛灰等を造粒することにより、容積を減少し、当該飛灰等の搬出に伴うコストを低減することができ、また、最終処分場の延命にも繋がる。
上述のように、本技術において飛灰等の処理に用いられる鉄塩は、通常、水と共に混練される。水の使用量には特に制限はなく、取り扱い性、作業性に基づいて決定され、例えば、処理対象飛灰等に対して10〜40質量%程度とすることが可能である。
また、本技術における飛灰等の処理方法では、鉄塩が添加された際の飛灰等のpH(25℃)を、好ましくは8.5〜11.0、より好ましくは9.0〜11.0、さらに好ましくは9.0〜10.5に調整する。飛灰等のpHをかかる範囲に調整することで、Pb及びCdの溶出濃度を低くすることができる。
鉄塩が添加された際の飛灰等のpHは、飛灰等の環境庁告示13号による溶出試験(以下、単に「溶出試験」ともいう)で示される溶出液から測定することができる。
鉄塩が添加された際の飛灰等のpHの調整は、pH調整剤にて行うことが可能である。pH調整剤は、特に限定されず、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。
本技術における飛灰等の処理方法では、鉄塩が添加された際の飛灰等に含まれる炭酸イオン及び重炭酸イオン(炭酸水素イオン)を合算した濃度(以下、この合算濃度を「炭酸濃度」ともいう)を、好ましくは120mg/L以下、より好ましくは50mg/L以下、さらに好ましくは40mg/L以下に調整する。鉄塩が添加された際の飛灰等の炭酸濃度についても、飛灰等の溶出試験で示される溶出液から測定することができる。
本技術の飛灰等の処理方法によって処理された飛灰等は、その溶出試験により測定される重金属濃度(例えば、Pb、Cr(VI)、Cd等の濃度)が、処理前の飛灰等の溶出試験により測定される重金属濃度に比較して低いものとなる。
例えば、処理後の飛灰等のPb濃度は、0.30mg/L以下、好適には0.20mg/L以下、より好適には0.10mg/L以下、さらに好適には0.05未満となる。
また、例えば、処理後の飛灰等のCr(VI)濃度は、1.5mg/L以下、好適には1.0mg/L以下、より好適には0.5mg/L以下、さらに好適には、0.2mg/L未満となる。
ところで、鉄塩以外の薬剤としては、従来から、リン酸がしばしば用いられていた。しかしながら、後記「実施例」に示すように、本技術において処理対象となる飛灰等に対して、リン酸を単独で用いて添加した場合には、薬剤添加処理を行わない場合に比べて、鉛溶出濃度が増加されたことが確認された。そのため、当該飛灰等からの鉛溶出濃度をより低減するために、当該飛灰等に対して、リン酸を添加せず、鉄塩のみを添加して処理することが望ましい。
本技術の飛灰等の処理方法によれば、飛灰等からの重金属の溶出を効果的に低減することができることから、飛灰等の埋め立て廃棄処分や、埋め立て地盤形成及びコンクリート材等への再利用が可能なまでに飛灰等を無害化することができる。
特に、飛灰等に対して鉄塩のみの添加で重金属(特にPb)の溶出を低減することができることから、鉄塩以外の薬剤添加設備を設ける必要がなく、安価に重金属溶出濃度を低下することができる。
<飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法>
本技術に係る鉄塩の添加量決定方法は、炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰等に対して、鉄塩を添加して処理するに当たり、当該飛灰等の酸消費量に基づいて、鉄塩の添加量を決定するものである。
本技術に係る鉄塩の添加量決定方法は、例えば、前述の本技術に係る飛灰等の処理方法で用いられる鉄塩の添加量を決定する際に利用することができる。
処理対象となる飛灰等の酸消費量は、鉄塩の添加量を決定する前に予め測定されるのが好ましい。当該飛灰等の酸消費量は、例えば、特開平8−101186号公報に記載の方法に準じて測定することが可能であり、処理対象となる飛灰等と水とを混合し、得られた混合液について、JIS K0101の酸消費量(pH8.3)に準じて測定される。
なお、ここで、飛灰等に対する水の質量比(L/S)は、10〜1000とするのが好ましく、100〜1000とするのがより好ましく、500〜1000程度とするのがさらに好ましい。
飛灰等の酸消費量の測定は、具体的には下記(i)〜(iii)の手順に従って行われる。
(i) まず、飛灰等を所定量サンプリング(採取)する。
(ii) 採取した飛灰等に対して、例えば、L/Sが1000となるように水を加え、よく攪拌する。
(iii) 飛灰等と水との混合液を、濾紙等を用いて濾過するなどの方法により懸濁物質を取り除き、濾液の酸消費量をJIS K0101の酸消費量(pH8.3)に準じて測定する。この測定値(mg−CaCO/L)が、飛灰等の1g中の酸消費量に相当する。
このようにして求められた飛灰等の酸消費量(mg−CaCO/g−灰)に基づいて、次のようにして、鉄塩の添加量(質量%/灰)を決定することができる。
本発明者らは、本技術で処理対象とされる飛灰等に対して鉄塩を添加する処理方法において、当該飛灰等の溶出試験結果から、排ガス処理に用いられる炭酸含有アルカリ化合物に由来する炭酸イオンや重炭酸イオンの濃度と、重金属溶出濃度とが、比例することを見出した(後記実施例における図1参照)。
また、本発明者らは、上記炭酸イオン濃度と重炭酸イオン濃度は、排ガス(酸性ガス)処理の際に過剰に吹き込まれた炭酸含有アルカリ化合物に起因し、過剰なアルカリ分に相当するものと考えた。その結果、本発明者らは、処理対象とされる飛灰等のアルカリ度(酸消費量)を測定することで、炭酸イオン及び重炭酸イオンの濃度をある程度予測することができることを見出した(後記実施例における図2参照)。
そして、本発明者らは、後記実施例により、処理対象となる飛灰等の酸消費量Xを用いて、当該飛灰等に対して添加される鉄塩の添加量を決定するための下記式(A)を導いた。
Y=0.134X−1.82 ・・・(A)
[ここで、式(A)中、Xは飛灰等の酸消費量を表し、Yは鉄塩の算出添加量、但しY>0を表す。]
処理対象となる飛灰等に対する鉄塩の添加量は、上記式(A)における算出添加量Yの±20%の範囲内で決定することができる。当該鉄塩の添加量を、上記式(A)における算出添加量Yの±20%の範囲内とすることで、処理対象となる飛灰等に対して、的確な添加量の鉄塩を添加して処理することができる。
当該飛灰等に対する鉄塩の添加量は、好ましくは、上記Yの±15%の範囲内であり、より好ましくは、上記Yの±10%の範囲内で決定される。
本技術の飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法によって、鉄塩の添加量を決定する際には、処理対象となる飛灰等が、炭酸含有アルカリ化合物として炭酸水素ナトリウムを用いて酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生するものであることが好ましい。
また同様に、鉄塩の添加量を決定する際には、鉄塩として、鉄(II)塩を用いるのが好ましく、塩化鉄(II)を用いるのがより好ましい。
さらに、鉄塩の添加量を決定する際には、鉄塩が添加された際の飛灰等のpHが、9.0〜11.0に調整されるのが好ましく、当該飛灰等における炭酸イオン及び重炭酸イオンを合算した濃度が、50mg/L以下であるのが好ましい。
本技術に係る飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法によれば、鉄塩の添加量を的確に決定することができる。そのため、鉄塩を過不足なく添加することができる。そして、この方法を利用して、飛灰等の処理を行うことで、鉄塩の的確な添加量にて、安価に重金属溶出濃度を低下させることができる。
なお、本技術に係る飛灰等の処理方法、及び飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法を、当該飛灰等の処理を管理するための装置(例えば、パーソナルコンピュータ等)のCPU等を含む制御部及び記録媒体(不揮発性メモリ(USBメモリ等)、HDD、CD等)等を備えるハードウェア資源にプログラムとして格納し、制御部によって実現させることも可能である。
本技術に係る飛灰等の処理方法、及び飛灰等の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法は、以下のような構成をとることもできる。
(1)炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物に対して、鉄塩を添加して処理する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
(2)前記鉄塩の添加量は、前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の酸消費量に基づいて決定される上記(1)に記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
(3)前記鉄塩は、以下の式(A)に従って算出される鉄塩の算出添加量Yの±20%の範囲内の添加量で添加される、上記(1)又は(2)に記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
Y=0.134X−1.82 ・・・(A)
[式(A)中、Xは前記酸消費量を表し、Yは鉄塩の算出添加量、但しY>0を表す。]
(4)前記鉄塩が添加された際の前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物のpHを9.0〜11.0に調整する上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
(5)前記鉄塩が添加された際の前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物中の炭酸イオン及び重炭酸イオンを合算した濃度が50mg/L以下である上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
(6)前記鉄塩は、鉄(II)塩である上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
(7)前記鉄塩は、塩化鉄(II)である上記(1)〜(6)のいずれか1つに記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
(8)前記炭酸含有アルカリ化合物は、炭酸水素ナトリウムである上記(1)〜(7)のいずれか1つに記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
(9)炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物に対して、鉄塩を添加して処理するに当たり、前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の酸消費量に基づいて、前記鉄塩の添加量を決定する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法。
(10)前記鉄塩の添加量を、以下の式(A)に従って算出される鉄塩の算出添加量Yの±20%の範囲内とする上記(9)に記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法。
Y=0.134X−1.82 ・・・(A)
[式(A)中、Xは前記酸消費量を表し、Yは鉄塩の算出添加量、但しY>0を表す。]
(11)前記鉄塩は、鉄(II)塩である上記(9)又は(10)に記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法。
(12)前記鉄塩は、塩化鉄(II)である上記(9)〜(11)のいずれか1つに記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法。
(13)前記炭酸含有アルカリ化合物は、炭酸水素ナトリウムである上記(9)〜(12)のいずれか1つに記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
[試料原灰]
排ガス煙道に炭酸水素ナトリウムを噴霧して、排ガス中の酸性ガスの処理を行っている排ガス処理施設において、集塵機で捕集された飛灰等を処理対象の原灰とした。原灰には、それぞれ異なる排ガス処理施設において採取された原灰A〜Cの3種類を用いた。
原灰A〜Cについて、前述の「飛灰等の酸消費量の測定方法」と同様、JIS K0101の酸消費量(pH8.3)に準じて、原灰1質量部と水1000質量部とを混合し(L/S=1000)、1時間攪拌した混合液を所定量採取して0.02Nの硫酸で滴定し、この滴定量から、原灰中の酸消費量(mg−CaCO/g−灰)を求めた。この際、原灰の酸消費量は、CaCO換算として計算した。この結果を表1に示す。
また、各原灰について環境庁告示13号に準じた溶出試験(L/S=10)を行い、各原灰中のPb、Cr(VI)、Cd、CO 2−、及びHCO の含有量を測定した。なお、環境庁告示13号に記載の通り、Pb及びCdについては、JIS K0102(54、55)に準じて原子吸光分析にて行い、Cr(VI)については、JIS K0102(65.2)に準じてジフェニルカルバジド吸光光度法(540nm)にて行った。CO 2−及びHCO については、JIS K0101(25−2)に準じて赤外線分析法にて行った。これらの結果を表1に示す。
Figure 2014008420
(実施例1)
原灰Aをビーカーに採取し、原灰Aに対して、塩化鉄(II)が2.0質量%添加されるように、加湿水及び31%塩化鉄(II)水溶液を添加し、スパーテルで均一混合し、処理した。
(実施例2)
実施例2では、実施例1における原灰Aに対する塩化鉄(II)の添加量を4.0質量%とした以外は、実施例1と同様にして、原灰Aを処理した。
(実施例3)
実施例3では、実施例1における原灰Aに対する塩化鉄(II)の添加量を6.0質量%とした以外は、実施例1と同様にして、原灰Aを処理した。
(実施例4)
実施例4では、実施例1における原灰Aに対する塩化鉄(II)の添加量を8.0質量%とした以外は、実施例1と同様にして、原灰Aを処理した。
(実施例5)
実施例5では、原灰Bに対して、実施例1と同様の方法により、原灰Bに対する塩化鉄(II)の添加量が2.0質量%となるように、塩化鉄(II)溶液(31%溶液)を添加して処理した。
(実施例6)
実施例6では、実施例5における原灰Bに対する塩化鉄(II)の添加量を4.0質量%とした以外は、実施例5と同様にして、原灰Bを処理した。
(実施例7)
実施例7では、実施例5における原灰Bに対する塩化鉄(II)の添加量を6.0質量%とした以外は、実施例5と同様にして、原灰Bを処理した。
(実施例8)
実施例8では、実施例5における原灰Bに対する塩化鉄(II)の添加量を8.0質量%とした以外は、実施例5と同様にして、原灰Bを処理した。
(比較例1)
比較例1では、実施例1における塩化鉄(II)水溶液を75%リン酸水溶液に変更し、原灰Aに対して、リン酸が1.0質量%添加されるように、75%リン酸水溶液を添加した以外は、実施例1と同様にして、原灰Aを処理した。
(比較例2)
比較例2では、比較例1における原灰Aに対するリン酸の添加量を1.5質量%とした以外は、比較例1と同様にして、原灰Aを処理した。
(比較例3)
比較例3では、比較例1における原灰Aに対するリン酸の添加量を2.0質量%とした以外は、比較例1と同様にして、原灰Aを処理した。
(比較例4)
比較例4では、原灰Aに対して、35%塩化カルシウム水溶液と、75%リン酸水溶液との2種の薬剤を添加して、実施例1と同様の方法により、原灰Aを処理した。この際、原灰Aに対して、塩化カルシウムが1.0質量%、リン酸が1.0質量%添加されるように、塩化カルシウム水溶液と75%リン酸水溶液を添加した。
(比較例5)
比較例5では、比較例4における原灰Aに対する塩化カルシウムの添加量を3.0質量%とした以外は、比較例4と同様にして、原灰Aを処理した。
各実施例及び比較例により処理した原灰について、重金属の溶出試験を行った結果を表2〜4に示す。また、各溶出試験における溶出液について、pH電極により測定したpHの結果も表2〜4に示す。なお、表4には、原灰Aの溶出試験の測定結果をブランクとして併記した。
Figure 2014008420
Figure 2014008420
Figure 2014008420
表2及び表3に示すように、原灰Aに対しては塩化鉄(II)を6.0質量%、原灰Bに対しては塩化鉄(II)を4.0質量%添加することによって、炭酸イオン及び重炭酸イオンを合算した濃度(炭酸濃度)を50mg/L以下まで低減でき、かつ、鉛、六価クロム等の重金属溶出濃度を低減することができた。
図1に示すように、鉄塩を用いる処理において、炭酸濃度と重金属(Pb、Cr(VI))溶出濃度に相関関係があることが確認された。すなわち、溶出試験における炭酸濃度を50mg/L以下に調整することで、重金属(Pb、Cr(VI))溶出濃度を低下することができることが確認された。
また、図2に示すように、鉄塩(塩化鉄(II)塩)の必要量と、原灰の酸消費量についても相関関係が確認された。
炭酸水素ナトリウムにより酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰等(原灰)から溶出する重金属を処理する場合、飛灰等(原灰)の酸消費量は、過剰に添加された炭酸水素ナトリウムに由来する。そのため、飛灰等の酸消費量を測定することで、炭酸濃度を予測することができ、その酸消費量に基づいて、鉄塩(塩化鉄(II)塩)を添加することで重金属溶出濃度を低減できることが確認された。
表4に示すように原灰Aに対して、リン酸を添加した場合(比較例1〜5)、ブランクに比べて、鉛溶出濃度が増加し、適正な処理ができなかった。

Claims (8)

  1. 炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物に対して、鉄塩を添加して処理する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
  2. 前記鉄塩の添加量は、前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の酸消費量に基づいて決定される請求項1記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
  3. 前記鉄塩は、以下の式(A)に従って算出される鉄塩の算出添加量Yの±20%の範囲内の添加量で添加される、請求項1又は2記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
    Y=0.134X−1.82 ・・・(A)
    [式(A)中、Xは前記酸消費量を表し、Yは鉄塩の算出添加量、但しY>0を表す。]
  4. 前記鉄塩が添加された際の前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物のpHを9.0〜11.0に調整する請求項1〜3のいずれか1項記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
  5. 前記鉄塩が添加された際の前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物中の炭酸イオン及び重炭酸イオンを合算した濃度が50mg/L以下である請求項1〜4のいずれか1項記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
  6. 前記鉄塩が鉄(II)塩である請求項1〜5のいずれか1項記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理方法。
  7. 炭酸含有アルカリ化合物により酸性ガスを処理する排ガス処理施設から発生する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物に対して、鉄塩を添加して処理するに当たり、
    前記飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の酸消費量に基づいて、前記鉄塩の添加量を決定する飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法。
  8. 前記鉄塩の添加量を、以下の式(A)に従って算出される鉄塩の算出添加量Yの±20%の範囲内とする請求項7記載の飛灰、ガス処理残渣又はこれらの混合物の処理に用いられる鉄塩の添加量決定方法。
    Y=0.134X−1.82・・・(A)
    [式(A)中、Xは前記酸消費量を表し、Yは鉄塩の算出添加量、但しY>0を表す。]
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