JP2016159210A - 焼却灰の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕焼却灰に水を加えて焼却灰スラリーにするスラリー化工程と、該焼却灰スラリーを分級手段に導入して該焼却灰スラリーの灰粒子を粒径5μm〜100μmを分級点とする粗粒と細粒に分級し、該粗粒を含む粗粒スラリーと該細粒を含む細粒スラリーに分離する分級工程と、該粗粒スラリーを磁選手段に導入して磁着性粗粒を磁気分離する磁選工程とを有し、該磁着性粗粒に含まれている重金属類を該磁気分離によって除去することを特徴とする焼却灰の処理方法。
〔2〕分級工程において、分級手段として湿式サイクロンを用いる上記[1]に記載する焼却灰の処理方法。
〔3〕分級工程において、平均粒径30μm〜3000μmの粗粒と、平均粒径1μm〜100μmの細粒であって、粗粒の平均粒径が細粒の平均粒径より大きくなるように分級する上記[1]または上記[2]に記載する焼却灰の処理方法。
〔4〕スラリー化工程と分級工程の間に、焼却灰スラリー中の凝集フロックを沈降させて上澄水を排水し、沈降した凝集フロックを含む焼却灰濃縮スラリーを回収する濃縮工程と、該焼却灰濃縮スラリーに水を加えてスラリー濃度を調整する希釈工程を有し、希釈工程を経た焼却灰スラリーを分級工程に導入する上記[1]〜上記[3]の何れかに記載する焼却灰の処理方法。
〔5〕磁選工程において、粗粒スラリーおよび細粒スラリーをおのおの磁選手段に導入して磁着性粗粒および磁着性細粒を磁気分離する上記[1]〜上記[4]の何れかに記載する焼却灰の処理方法。
〔6〕磁着性粗粒を分離した粗粒スラリーを脱水して粗粒洗浄灰を回収し、さらに細粒スラリーを脱水して細粒洗浄灰を回収し、あるいは細粒スラリーを磁選して磁着性細粒を分離した後に細粒スラリーを脱水して細粒洗浄灰を回収する上記[1]〜上記[5]の何れかに記載する焼却灰の処理方法。
〔7〕焼却灰に水を加えて焼却灰スラリーにする撹拌槽、該焼却灰スラリーを粗粒スラリーと細粒スラリーに分離する湿式サイクロン、該粗粒スラリーに含まれる磁着性粗粒を磁気分離する磁選手段を有することを特徴とする焼却灰の処理装置。
〔8〕撹拌槽と湿式サイクロンの間に、焼却灰スラリー中の凝集フロックを沈降させる沈降槽と、沈降槽から抜き出した焼却灰濃縮スラリーに水を加えてスラリー濃度を調整する希釈槽が設けられている上記[7]に記載する焼却灰の処理装置。
〔9〕該粗粒スラリー中の磁着性粗粒を磁気分離する磁選手段と共に、該細粒スラリー中の磁着性細粒を磁気分離する磁選手段が設けられている上記[7]または上記[8]に記載する焼却灰の処理装置。
〔10〕磁着性粗粒を分離した粗粒スラリーを脱水する手段、および細粒スラリーを脱水する手段が設けられており、あるいは細粒スラリーから磁着性細粒を分離する磁選手段と共に細粒スラリーを脱水手段が設けられている上記[7]〜上記[9]の何れかに記載する焼却灰の処理装置。
本発明の処理方法は、焼却灰に水を加えて焼却灰スラリーにするスラリー化工程と、該焼却灰スラリーを分級手段に導入して該焼却灰スラリーの灰粒子を粒径5μm〜100μmを分級点とする粗粒と細粒に分級し、該粗粒を含む粗粒スラリーと該細粒を含む細粒スラリーに分離する分級工程と、該粗粒スラリーを磁選手段に導入して磁着性粗粒を磁気分離する磁選工程とを有し、該磁着性粗粒に含まれている重金属類を該磁気分離によって除去することを特徴とする焼却灰の処理方法である。
本発明の処理方法に係る工程の一例を図1に示す。
スラリー化工程
本発明の処理方法は、スラリー化工程において、焼却灰に水を加えて焼却灰スラリーにする。スラリー化することによって焼却灰に含まれる可溶性塩類(NaCl、KCl、CaCl(OH)、CaCl2等)が溶出して焼却灰が脱塩される。また、焼却灰は該可溶性塩類が粒子どうしを結着して凝集塊を形成しているので、可溶性塩類が溶出することによって焼却灰粒子が分散しやすくなり、焼却灰スラリーを分級するのに都合がよい。
濃縮工程において、焼却灰スラリーを沈降槽に導入し、高分子凝集剤を加えて焼却灰スラリー中の凝集フロックを沈降させ、可溶性塩類が溶出した上澄液を排水し、凝集フロックが濃縮した焼却灰濃縮スラリーを回収する。該焼却灰濃縮スラリーの固形分濃度が初期の焼却灰スラリーの2〜10倍程度になるように焼却灰の凝集フロックを沈降させて濃縮するとよい。
濃縮工程から抜き出された焼却灰濃縮スラリーは希釈工程に導入される。希釈工程において、焼却灰濃縮スラリーは次の分級処理に適するように、水を加えてスラリーの固形分濃度が調整される。例えば、希釈後のスラリー固形分濃度が10〜100g/Lに調整される。希釈後のスラリー水分量がこれより少ないとスラリーの流動性が低下し、該スラリーの分級処理に適さない。一方、希釈後のスラリー水分量がこれより多いと後工程の固液分離の負担が大きくなる。
スラリー化工程から抜き出した焼却灰スラリー、または濃縮工程および希釈工程を経た焼却灰スラリーは分級工程に導入される。分級工程において、上記焼却灰スラリーは分級手段に導入され、該焼却灰粒子は粒径5μm〜100μmを分級の境界(分級点)とする粗粒と細粒に分級され、該粗粒を含む粗粒スラリーと該細粒を含む細粒スラリーに分離される。例えば、平均粒径30μm〜3000μmの粗粒を含む粗粒スラリーと、平均粒径1μm〜100μmの細粒を含む細粒スラリーであって、粗粒の平均粒径が細粒の平均粒径より大きくなるように分級する。
分級工程から抜き出された粗粒スラリーは粗粒磁選工程に導入される。粗粒磁選工程において、粗粒スラリーに含まれている磁着性粗粒は磁選手段に磁着されてスラリーから分離される。一般的な焼却灰を分級した粗粒スラリーについては、磁束密度100〜2000mTで磁選を行うとよい。磁選手段としては一般的な湿式磁選機を用いることができる。
磁着性粗粒が磁気分離された粗粒スラリーは非磁着性のシリカ分やカルシウム分が多いスラリーになる。該粗粒スラリーを脱水し、粗粒洗浄灰が回収される。脱水手段としてフィルタープレスあるいは遠心分離機を用いることができる。回収した粗粒洗浄灰には鉄分や重金属類が殆ど含まれていないので、セメント原料として好適である。
分級工程から抜き出された細粒スラリーは、脱水して細粒洗浄灰として回収される。細粒スラリーに高分子凝集剤を添加して凝集フロックを沈降させ、スラリーの固形分濃度を沈降前の固形分濃度の2〜10倍にした濃縮細粒スラリーにして脱水するとよい。細粒スラリーを濃縮することによって脱塩効果を高めることができ、また脱水処理の負担を軽減することができる。
本発明の処理装置は、図1に示すように、焼却灰に水を加えて焼却灰スラリーにする撹拌槽10、該焼却灰スラリーを粗粒スラリーと細粒スラリーに分離する湿式サイクロン11、該粗粒スラリーに含まれる磁着性粗粒を磁気分離する粗粒磁選機12、磁着性粗粒を分離した粗粒スラリーの脱水手段13を有する。
上記処理装置Iに第二沈降槽16および脱水手段17を設けた構成を処理装置IIIと云う。上記処理装置Iに細粒磁選機18および脱水手段19を設けた構成を処理装置IVと云う。上記処理装置IIに第二沈降槽16および脱水手段17を設けた構成を処理装置Vと云う。上記処理装置IIに細粒磁選機18および脱水手段19を設けた構成を処理装置VIと云う。
産業廃棄物を焼却処理して発生した焼却灰10kgを撹拌槽10に入れ、洗浄水を加えて固形分濃度95g/Lの焼却灰スラリーにし、10分間混合撹拌した。撹拌後の固形分濃度は可溶成分が水に溶解したので60g/Lに減少した。該焼却灰スラリーを湿式サイクロン11に導入し、アンダーフロー側に粗粒スラリー47Lを分級し、オーバーフロー側に細粒スラリー58Lを分級した。このとき、粗粒スラリーの50%粒子径は53μmであり、細粒スラリーの50%粒子径は14μmであった。
湿式サイクロン11から抜き出した粗粒スラリーを粗粒スラリー槽20に導いて水を加え、スラリー濃度を調整した後に粗粒磁選機12に導入し、磁束密度400mTで湿式磁選を行い、粗粒磁着物を分離した。磁着物を分離した粗粒スラリーを脱水手段(遠心分離機)13に入れて脱水し、粗粒洗浄灰を回収した。
一方、湿式サイクロン11から抜き出した細粒スラリーを凝集槽21に導いてアニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロックAP−825B)を添加し(槽内の凝集剤濃度0.5ppm)、撹拌混合した後に沈降槽22に導き、固形分濃度が沈降前の5.4倍に濃縮するまで静置して固形分を沈降させ、固形分濃度120g/Lの細粒濃縮スラリーにし、上澄水を系外に排出した。沈降槽22から抜き出した細粒濃縮スラリーをスラリー槽23に導入してスラリー濃度を調整した後に脱水手段(フィルタープレス)19で脱水し、細粒洗浄灰を回収した。回収した粗粒洗浄灰と細粒洗浄灰を混合して磁選処理洗浄灰とした。本例の処理工程を図2に示す。
実施例1と同様の条件と処理工程によって、粗粒磁着物を分離し、粗粒洗浄灰および細粒スラリーを回収した。この細粒スラリーを細粒磁選機18に導入し、磁束密度400mTで湿式磁選を行い、細粒磁着物を分離した。磁着物を分離した細粒スラリーを実施例1と同様に処理して細粒洗浄灰を回収した。回収した粗粒洗浄灰と細粒洗浄灰を混合して磁選処理洗浄灰とした。本例の処理工程を図3に示す。
産業廃棄物を焼却処理して発生した焼却灰10kgを撹拌槽10に入れ、洗浄水を加えて固形分濃度95g/Lの焼却灰スラリーにし、10分間混合撹拌した。撹拌後の固形分濃度は可溶成分が水に溶解したことによって60g/Lに減少した。該焼却灰スラリーを凝集槽24に導き、アニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロックAP−825B)を添加し(槽内の凝集剤濃度1ppm)、撹拌混合した後に沈降槽14に導入し、固形分濃度が4.9倍に濃縮するまで静置して固形分を沈降させ、上澄水80Lを排出し、焼却灰濃縮スラリーにした。この焼却灰濃縮スラリー24L(固形分濃度は294g/L)を沈降槽14から抜き出し、希釈槽15に導入し、洗浄水を加えて固形分濃度58g/Lの焼却灰スラリーにした。これを10分間混合撹拌した後に湿式サイクロン11に導入し、アンダーフロー側に一次粗粒スラリー63Lを分級し、オーバーフロー側に一次細粒スラリー74Lを分級した。このとき、一次粗粒スラリーの50%粒子径は54μmであり、一次細粒スラリーの50%粒子径は14μmであった。
該一次粗粒スラリーを湿式サイクロン11から抜き出し、洗浄水を加えて10分間混合撹拌し、固形分濃度49g/Lの二次粗粒スラリーにした。該二次粗粒スラリーを粗粒磁選機12に導入し、磁束密度400mTで湿式磁選を行い、粗粒磁着物を分離した。磁着物を分離した粗粒スラリーを脱水手段(遠心分離機)13に入れて脱水処理し、粗粒洗浄灰を回収した。
一方、湿式サイクロン11から抜き出した細粒スラリーを凝集槽21に導いてアニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロックAP−825B)を添加し(槽内の凝集剤濃度0.5ppm)、撹拌混合した後に沈降槽22に導き、固形分濃度が沈降前の6.4倍に濃縮するまで静置して固形分を沈降させ、固形分濃度118g/Lの細粒濃縮スラリーにし、上澄水を系外に排出した。沈降槽22から抜き出した細粒濃縮スラリーをスラリー槽23に導入してスラリー濃度を調整した後に脱水手段(フィルタープレス)19で脱水し、細粒洗浄灰を回収した。回収した粗粒洗浄灰と細粒洗浄灰を混合して磁選処理洗浄灰とした。本例の処理工程を図4に示す。
実施例3と同様の条件と処理工程によって、粗粒磁着物を分離し、粗粒洗浄灰および細粒スラリーを回収した。この細粒スラリーを細粒磁選機18に導入し、磁束密度400mTで湿式磁選を行い、細粒磁着物を分離した。磁着物を分離した細粒スラリーを実施例3と同様に処理して細粒洗浄灰を回収した。回収した粗粒洗浄灰と細粒洗浄灰を混合して磁選処理洗浄灰とした。本例の処理工程を図5に示す。
産業廃棄物を焼却処理して発生した焼却灰10kgを撹拌槽に入れ、洗浄水を加えて固形分濃度95g/Lの焼却灰スラリーにし、10分間混合撹拌した。撹拌後の固形分濃度は可溶成分が水に溶解したことによって60g/Lに減少した。該焼却灰スラリーをフィルタープレスで脱水処理し、洗浄灰を回収した。
産業廃棄物を焼却処理して発生した焼却灰10kgを撹拌槽に入れ、洗浄水を加えて固形分濃度95g/Lの焼却灰スラリーにし、10分間混合撹拌した。撹拌後の固形分濃度は可溶成分が水に溶解したことによって60g/Lに減少した。この焼却灰スラリーを磁選機に導入し、磁束密度400mTで湿式磁選を行い、磁着物を分離した。磁着物を分離した焼却灰スラリーをフィルタープレスで脱水処理したて磁選処理洗浄灰を回収した。
比較例1と実施例1〜4とを比較すると、実施例1〜4の重金属類の濃度は何れも比較例1よりも大幅に低減していることがわかる。また、比較例2と実施例1〜4を比較すると、分級した後に磁選を行うことによって、少ない磁着物量で洗浄灰中のFe、P、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Baなどの金属類濃度をより効率的に低減できることがわかる。
実施例1,2と実施例3、4を比較すると、凝集体を沈降させて焼却灰を濃縮することによって重金属類の濃度をさらに低減できることがわかる。
Claims (10)
- 焼却灰に水を加えて焼却灰スラリーにするスラリー化工程と、該焼却灰スラリーを分級手段に導入して該焼却灰スラリーの灰粒子を粒径5μm〜100μmを分級点とする粗粒と細粒に分級し、該粗粒を含む粗粒スラリーと該細粒を含む細粒スラリーに分離する分級工程と、該粗粒スラリーを磁選手段に導入して磁着性粗粒を磁気分離する磁選工程とを有し、該磁着性粗粒に含まれている重金属類を該磁気分離によって除去することを特徴とする焼却灰の処理方法。
- 分級工程において、分級手段として湿式サイクロンを用いる請求項1に記載する焼却灰の処理方法。
- 分級工程において、平均粒径30μm〜3000μmの粗粒と、平均粒径1μm〜100μmの細粒であって、粗粒の平均粒径が細粒の平均粒径より大きくなるように分級する請求項1または請求項2に記載する焼却灰の処理方法。
- スラリー化工程と分級工程の間に、焼却灰スラリー中の凝集フロックを沈降させて上澄水を排水し、沈降した凝集フロックを含む焼却灰濃縮スラリーを回収する濃縮工程と、該焼却灰濃縮スラリーに水を加えてスラリー濃度を調整する希釈工程を有し、希釈工程を経た焼却灰スラリーを分級工程に導入する請求項1〜請求項3の何れかに記載する焼却灰の処理方法。
- 磁選工程において、粗粒スラリーおよび細粒スラリーをおのおの磁選手段に導入して磁着性粗粒および磁着性細粒を磁気分離する請求項1〜請求項4の何れかに記載する焼却灰の処理方法。
- 磁着性粗粒を分離した粗粒スラリーを脱水して粗粒洗浄灰を回収し、さらに細粒スラリーを脱水して細粒洗浄灰を回収し、あるいは細粒スラリーを磁選して磁着性細粒を分離した後に細粒スラリーを脱水して細粒洗浄灰を回収する請求項1〜請求項5の何れかに記載する焼却灰の処理方法。
- 焼却灰に水を加えて焼却灰スラリーにする撹拌槽、該焼却灰スラリーを粗粒スラリーと細粒スラリーに分離する湿式サイクロン、該粗粒スラリーに含まれる磁着性粗粒を磁気分離する磁選手段を有することを特徴とする焼却灰の処理装置。
- 撹拌槽と湿式サイクロンの間に、焼却灰スラリー中の凝集フロックを沈降させる沈降槽と、沈降槽から抜き出した焼却灰濃縮スラリーに水を加えてスラリー濃度を調整する希釈槽が設けられている請求項7に記載する焼却灰の処理装置。
- 該粗粒スラリー中の磁着性粗粒を磁気分離する磁選手段と共に、該細粒スラリー中の磁着性細粒を磁気分離する磁選手段が設けられている請求項7または請求項8に記載する焼却灰の処理装置。
- 磁着性粗粒を分離した粗粒スラリーを脱水する手段、および細粒スラリーを脱水する手段が設けられており、あるいは細粒スラリーから磁着性細粒を分離する磁選手段と共に細粒スラリーを脱水手段が設けられている請求項7〜請求項9の何れかに記載する焼却灰の処理装置。
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