JP2017060903A - 焼却灰の脱塩方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】焼却灰のスラリーに炭酸源を加えて焼却灰に含まれる難溶性塩素化合物と反応させて塩素を溶出させる炭酸化処理による脱塩方法において、該焼却灰スラリーの液相中の塩素濃度およびカルシウム濃度が何れも2.0g/L以下になるまで該焼却灰スラリーを水洗浄した後に、該焼却灰スラリーに炭酸源を加えて炭酸化処理し、溶出した塩素を洗浄除去することを特徴とする焼却灰の脱塩方法であり、好ましくは、焼却灰スラリーに凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、その凝集フロックを沈降分離させ、上澄液を除去して濃縮スラリーにし、該濃縮スラリーを洗浄して塩素濃度およびカルシウム濃度を2.0g/L以下に低減した後に炭酸源を加えて炭酸化処理する焼却灰の脱塩方法。
【選択図】図1
Description
(イ) 灰塵の洗浄懸濁液に二酸化炭素を導入することによって、灰塵に含まれるFriedel氏塩から塩素イオンを溶出させて灰塵の脱塩を促進し、さらに塩素イオン濃度を2.0wt%以上に調整することによって灰塵からの重金属類の溶出を促進する灰塵の洗浄処理方法(特許第3924822号公報)。
(ロ) 焼却灰と水を混合したスラリーに二酸化炭素を導入して20℃以上70℃以下の温度で洗浄し、固液分離し、加水する洗浄工程を多段で繰り返す処理方法(特許第4482636号公報)。
(ハ) 焼却灰をpH制御せずに水で洗浄する第1洗浄工程の後に、この洗浄灰に酸および洗浄水を添加してpHを9〜11に制御する第2洗浄工程を有する焼却灰処理方法(特開2008−55395号公報)。
〔1〕焼却灰のスラリーに炭酸源を加えて焼却灰に含まれる難溶性塩素化合物と反応させて塩素を溶出させる炭酸化処理による脱塩方法において、該焼却灰スラリーの液相中の塩素濃度およびカルシウム濃度が何れも2.0g/L以下になるまで該焼却灰スラリーを水洗浄した後に、該焼却灰スラリーに炭酸源を加えて炭酸化処理し、溶出した塩素を洗浄除去することを特徴とする。
〔2〕焼却灰スラリーに高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、その凝集フロックを沈降分離させ、上澄液を除去して濃縮スラリーにし、該濃縮スラリーを洗浄して液相中の塩素濃度およびカルシウム濃度を何れも2.0g/L以下に低減した後に炭酸源を加えて炭酸化処理する上記[1]に記載する焼却灰の脱塩方法。
〔3〕焼却灰の濃縮スラリーに水を加えて撹拌した後に固液分離して固形分を回収する洗浄処理を、処理後液の塩素濃度およびカルシウム濃度が何れも2.0g/L以下になるまで繰り返し行った後に、回収した一次固形分に水を加えて二次スラリーにし、該二次スラリーに炭酸源を加えて炭酸化処理した後に固液分離して二次固形分を回収し、該二次固形分をケーキ洗浄して、該二次固形分に付着した塩分を洗浄除去して洗浄焼却灰を回収する上記[2]に記載する焼却灰の脱塩方法。
〔4〕液相中の塩素濃度およびカルシウム濃度を何れも2.0g/L以下に低減した一次固形分に水を加えて二次スラリーにし、該二次スラリーに可溶性炭酸塩を添加し、あるいは炭酸を含むガスを吹き込んで炭酸化処理を行う上記[3]に記載する焼却灰の脱塩方法。
〔5〕二次スラリーを25℃〜80℃に加温して炭酸化処理する上記[1]〜上記[4]の何れかに記載する焼却灰の脱塩方法。
本発明の脱塩方法は、焼却灰のスラリーに炭酸源を加えて焼却灰に含まれる難溶性塩素化合物と反応させて塩素を溶出させる炭酸化処理による脱塩方法において、該焼却灰スラリーの塩素濃度およびカルシウム濃度が何れも2.0g/L以下になるまで該焼却灰スラリーを水洗浄した後に、該焼却灰スラリーに炭酸源を加えて炭酸化処理し、溶出した塩素を洗浄除去することを特徴とする焼却灰の脱塩方法である。
本発明の脱塩方法は、焼却灰のスラリーに炭酸源を加えて焼却灰に含まれる難溶性塩素化合物と反応させて塩素を溶出させる炭酸化処理に基づく脱塩方法である。炭酸源は炭酸ナトリウム(Na2CO3)や炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)などの可溶性炭酸塩、あるいは炭酸ガス(CO2)や炭酸ガスを多量に含む産業系ガス(燃焼ガス,焼却炉排ガス,セメントキルン排ガス)などを用いることができる。
2Ca2Al(OH)6Cl・2H2O + 4CO3 2− → 4CaCO3 + 2Cl− + Al2O3 + 6OH−+ 5H2O・・・(1)
本発明の脱塩方法は、焼却灰スラリーの塩素濃度およびカルシウム濃度が何れも2.0g/L以下になるまで該焼却灰スラリーを水洗浄した後に炭酸源を加えて炭酸化処理する。炭酸源を導入する焼却灰スラリーの塩素濃度およびカルシウム濃度が何れも2.0g/Lより高いと、難溶性塩素化合物と炭酸の反応が抑制されるために、洗浄焼却灰の塩素濃度を3500ppm以下に低減することが難しい。
未洗浄の焼却灰に水を加えて一次スラリーにし、該焼却灰一次スラリーに高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、その凝集フロックを沈降分離させ、上澄液を除去して濃縮スラリーにし、該濃縮スラリーを洗浄して塩素濃度およびカルシウム濃度を低減すると良い。一次スラリーに凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、その凝集フロックを沈降分離させることによって固液分離を迅速に進め、可溶性塩類が溶出している上澄液を除去して脱塩を進めることができる。
スラリーの塩素濃度およびカルシウム濃度はICP発光分光分析法によって測定した。洗浄焼却灰に残留塩素濃度は銀電極による電量滴定法によって測定した。
20L容器に10Lのイオン交換水を入れ,そこに都市ゴミ焼却場からの焼却飛灰A(初期塩素濃度22.3wt%)1000gを添加して撹拌機で30分間撹拌した。このときの液温は25℃であった。撹拌終了後、アニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロック:AP-825B)を3ppm添加して緩速撹拌し、凝集フロックを形成させ、30分間静置沈降させた。上澄液を除去し、濃縮スラリー2.5Lを回収した。この濃縮スラリーに、新しいイオン交換水5.0Lを添加して再度30分間撹拌した。撹拌終了後、スラリーを全量濾過して固形分を回収した。この固形分を60℃に加温したイオン交換水5.0Lに懸濁して二次スラリーにし、この二次スラリーに1.0NL/minの流量でCO2ガスを吹き込みながら30分間撹拌した。撹拌開始時のスラリー液相中の塩素濃度は2.0g/L、カルシウム濃度は1.7g/Lであった。反応終了後、撹拌を停止し、スラリーを全量濾過した。次いで、ろ紙上に回収されたケーキにイオン交換水を注ぎながら濾過を続けて、ケーキ洗浄を行い、灰に付着した塩分を洗浄した。ケーキ洗浄に用いた水量は5.0Lであった。この洗浄焼却灰を回収して105℃で乾燥し、塩素濃度を測定した。洗浄焼却灰の残留塩素濃度は3400ppmであった。
濃縮スラリーの洗浄後に濾過して回収した固形分を60℃に加温したイオン交換水10.0Lに懸濁して二次スラリーにし、撹拌開始時のスラリー液相中の塩素濃度を0.7g/L、カルシウム濃度は1.0g/Lにした以外は実施例1と同様にして焼却灰を脱塩処理した。洗浄焼却灰の残留塩素濃度は3100ppmであった。
20L容器に60℃に加温した10Lのイオン交換水を入れ、そこに都市ゴミ焼却場からの焼却飛灰A(初期塩素濃度22.3wt%)1000gを添加し、1.0NL/minの流量でCO2ガスを吹き込みながら撹拌機で30分間撹拌した。撹拌開始時のスラリー液相中の塩素濃度は22.0g/L、カルシウム濃度は10.0g/Lであった。撹拌終了後、アニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロック:AP-825B)を3ppm添加して緩速撹拌し、凝集フロックを形成させて30分間静置沈降させた。上澄液を除去し、濃縮スラリー2.5Lを回収した。その後は、実施例1と同様にして、この濃縮スラリーに新しいイオン交換水5.0Lを添加し、再度30分間撹拌し、濃縮スラリーの濾過による固形分の回収、および固形分のケーキ洗浄を行い、洗浄焼却灰を回収した。洗浄焼却灰の残留塩素濃度は7100ppmであった。
20L容器に60℃に加温した20Lのイオン交換水を入れ、そこに都市ゴミ焼却場からの焼却飛灰A(初期塩素濃度22.3wt%)1000gを添加し、1.0NL/minの流量でCO2ガスを吹き込みながら撹拌機で30分間撹拌した。撹拌開始時のスラリーの液相中の塩素濃度は11.0g/L、カルシウム濃度は5.1g/Lであった。撹拌終了後、アニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロック:AP-825B)を3ppm添加して緩速撹拌し、凝集フロックを形成させて30分間静置沈降させた。上澄液を除去し、濃縮スラリー2.5Lを回収した。その後は、実施例1と同様にして、この濃縮スラリーに新しいイオン交換水5.0Lを添加し、再度30分間撹拌し、濃縮スラリーの濾過による固形分の回収、および固形分のケーキ洗浄を行い、洗浄焼却灰を回収した。洗浄焼却灰の残留塩素濃度は6500ppmであった。
20L容器に10Lのイオン交換水を入れ、そこに都市ゴミ焼却場からの焼却飛灰A(初期塩素濃度22.3wt%)1000gを添加し、撹拌機で30分間撹拌した。このときの液温は25℃であった。撹拌終了後、アニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロック:AP-825B)を3ppm添加して緩速撹拌し、凝集フロックを形成させて30分間静置沈降させた。上澄液を廃棄し、濃縮スラリー2.5Lを回収した。この濃縮スラリーに、60℃に加温した新しいイオン交換水10.0Lを添加し、1.0NL/minの流量でCO2ガスを吹き込みながら撹拌機で30分間撹拌した。撹拌開始時のスラリー液相中の塩素濃度は4.3g/L、カルシウム濃度は4.2g/Lであった。その後は、実施例1と同様にして、濃縮スラリーの濾過による固形分の回収、および固形分のケーキ洗浄を行い、洗浄焼却灰を回収した。洗浄焼却灰の残留塩素濃度は5700ppmであった。
20L容器に10Lのイオン交換水を入れ,そこに都市ゴミ焼却場からの焼却飛灰A(初期塩素濃度22.3wt%)1000gを添加して撹拌機で30分間撹拌した。このときの液温は25℃であった。撹拌終了後、アニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロック:AP-825B)を3ppm添加して緩速撹拌し、凝集フロックを形成させ、30分間静置沈降させた。上澄液を除去し、濃縮スラリー2.5Lを回収した。この濃縮スラリーに、新しいイオン交換水5.0Lを添加して再度30分間撹拌した。撹拌終了後、スラリーを全量濾過して固形分を回収した。この固形分を60℃に加温したイオン交換水5.0Lに懸濁して二次スラリーにし、この二次スラリーに1.0NL/minの流量でCO2ガスを吹き込みながら30分間撹拌した。なお撹拌開始時にスラリーに塩化ナトリウムを添加し、スラリー液相中の塩素濃度の調整を行なった。この時、撹拌開始時のスラリー液相中の塩素濃度は4.0g/L、カルシウム濃度は1.7g/Lであった。反応終了後、撹拌を停止し、スラリーを全量濾過した。次いで、ろ紙上に回収されたケーキにイオン交換水を注ぎながら濾過を続けて、ケーキ洗浄を行い、灰に付着した塩分を洗浄した。ケーキ洗浄に用いた水量は5.0Lであった。この洗浄焼却灰を回収して105℃で乾燥し、塩素濃度を測定した。洗浄焼却灰の残留塩素濃度は4000ppmであった。
20L容器に10Lのイオン交換水を入れ,そこに都市ゴミ焼却場からの焼却飛灰A(初期塩素濃度22.3wt%)1000gを添加して撹拌機で30分間撹拌した。このときの液温は25℃であった。撹拌終了後、アニオン系高分子凝集剤(商品名ダイヤフロック:AP-825B)を3ppm添加して緩速撹拌し、凝集フロックを形成させ、30分間静置沈降させた。上澄液を除去し、濃縮スラリー2.5Lを回収した。この濃縮スラリーに、新しいイオン交換水5.0Lを添加して再度30分間撹拌した。撹拌終了後、スラリーを全量濾過して固形分を回収した。この固形分を60℃に加温したイオン交換水5.0Lに懸濁して二次スラリーにし、この二次スラリーに1.0NL/minの流量でCO2ガスを吹き込みながら30分間撹拌した。なお撹拌開始時にスラリーに硝酸カルシウム四水和物を添加し、スラリー液相中の塩素濃度の調整を行なった。この時、撹拌開始時のスラリー液相中の塩素濃度は2.0g/L、カルシウム濃度は4.2g/Lであった。反応終了後、撹拌を停止し、スラリーを全量濾過した。次いで、ろ紙上に回収されたケーキにイオン交換水を注ぎながら濾過を続けて、ケーキ洗浄を行い、灰に付着した塩分を洗浄した。ケーキ洗浄に用いた水量は5.0Lであった。この洗浄焼却灰を回収して105℃で乾燥し、塩素濃度を測定した。洗浄焼却灰の残留塩素濃度は4100ppmであった。比較例4〜5より、炭酸化処理の際のスラリー液相中の塩素濃度、カルシウム濃度のいずれか一方が2.0g/L以下が達成されてないと塩素除去効率が低下し、特にセメント原料に望ましいとされる塩素濃度3500ppm以下まで低減できないことが確認された。
都市ゴミ焼却場からの焼却飛灰B(初期塩素濃度18.9wt%)1000gと10Lのイオン交換水を30分混合撹拌して一次洗浄した後に、洗浄水を固液分離して一次洗浄灰を得た。この一次洗浄灰に5Lのイオン交換水を添加し30分混合撹拌して二次洗浄し、洗浄水を固液分離して得た二次洗浄灰に、再度、5Lのイオン交換水を添加して洗浄灰スラリーを得た。この洗浄灰スラリー液相中のカルシウム濃度は1.2g/L、塩素濃度は2.0g/Lであった。この洗灰スラリーについて、表1に示す温度に加温し、表1に示す量の炭酸ソーダ(Na2CO3)を添加し、1時間撹拌し、濾過、イオン交換水による十分なケーキ洗浄後、105℃で乾燥し、洗浄焼却灰を得た。この洗浄焼却灰の残留塩素濃度を表1に示した。表1に示すように、10000ppmの炭酸ソーダを添加した試料は残留塩素濃度が3400ppm以下に低減している。
実施例3の洗灰スラリーを用い、表2に示す温度に加温し、1.0NL/minの流量で炭酸ガスを吹き込み、表2に示す時間撹拌し、濾過、イオン交換水による十分なケーキ洗浄後、105℃で乾燥し、洗浄焼却灰を得た。この洗浄焼却灰の残留塩素濃度を表2に示した。
表2に示すように、撹拌時間が長いほど残留塩素濃度が低減し、スラリー温度が高いほど残留塩素濃度が低減する傾向がある。
実施例3の洗灰スラリーを用い、25℃、40℃、60℃、80℃に加温し、炭酸ソーダ(Na2CO3)あるいは炭酸ガスを添加せずに、1時間撹拌し、濾過、イオン交換水による十分なケーキ洗浄後、105℃で乾燥し、洗浄焼却灰を得た。この洗浄焼却灰の残留塩素濃度は、上記スラリー温度に対応して、5800ppm、4800ppm、4800ppm、4700ppmであった。これにより、常温25℃における水洗浄の限界到達塩素濃度は5800ppm、加温処理による洗浄の限界到達塩素濃度は4700ppmであり、炭酸化処理を行わない洗浄灰の塩素濃度は高いことが確認された。
実施例3の洗灰スラリーを80℃に加温し、硝酸を1500ppm、3000ppm、7500ppm添加して1時間撹拌し、濾過、イオン交換水による十分なケーキ洗浄後、105℃で乾燥し、洗浄焼却灰を得た。硝酸添加量に対応する洗浄焼却灰の塩素濃度は、4200ppm、4200ppm、4500ppmであった。これらは加温処理による洗浄の限界到達塩素濃度4700ppmよりもわずかに脱塩が進行した程度であり、脱塩効果が大幅に低い。また、硝酸7500ppm添加した場合には、難溶性塩素化合物の溶解だけでなく、塩素以外の成分の酸溶解も同時に進行するため、洗浄灰の残留塩素濃度が高くなってしまった。このように酸による溶解反応による処理では焼却灰の性状によってはかえって塩素が洗浄灰に濃縮してしまい、洗浄灰の品質が低下することも確認された。
Claims (5)
- 焼却灰のスラリーに炭酸源を加えて焼却灰に含まれる難溶性塩素化合物と反応させて塩素を溶出させる炭酸化処理による脱塩方法において、該焼却灰スラリーの液相中の塩素濃度およびカルシウム濃度が何れも2.0g/L以下になるまで該焼却灰スラリーを水洗浄した後に、該焼却灰スラリーに炭酸源を加えて炭酸化処理し、溶出した塩素を洗浄除去することを特徴とする焼却灰の脱塩方法。
- 焼却灰スラリーに高分子凝集剤を添加して凝集フロックを生成させ、その凝集フロックを沈降分離させ、上澄液を除去して濃縮スラリーにし、該濃縮スラリーを洗浄して液相中の塩素濃度およびカルシウム濃度を何れも2.0g/L以下に低減した後に炭酸源を加えて炭酸化処理する請求項1に記載する焼却灰の脱塩方法。
- 焼却灰の濃縮スラリーに水を加えて撹拌した後に固液分離して固形分を回収する洗浄処理を、処理後液の塩素濃度およびカルシウム濃度が何れも2.0g/L以下になるまで繰り返し行った後に、回収した一次固形分に水を加えて二次スラリーにし、該二次スラリーに炭酸源を加えて炭酸化処理した後に固液分離して二次固形分を回収し、該二次固形分をケーキ洗浄して、該二次固形分に付着した塩分を洗浄除去して洗浄焼却灰を回収する請求項2に記載する焼却灰の脱塩方法。
- 液相中の塩素濃度およびカルシウム濃度を何れも2.0g/L以下に低減した一次固形分に水を加えて二次スラリーにし、該二次スラリーに可溶性炭酸塩を添加し、あるいは炭酸を含むガスを吹き込んで炭酸処理を行う請求項3に記載する焼却灰の脱塩方法。
- 二次スラリーを25℃〜80℃に加温して炭酸処理する請求項1〜請求項4の何れかに記載する焼却灰の脱塩方法。
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