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
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Abstract
【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
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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−CaCO3/L)が、飛灰等の1g中の酸消費量に相当する。
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)。
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。
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。
(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。
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。
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。
Claims (8)
- 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。
- 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。
- 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。] - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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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