JP2758541B2 - 焼却炉から排出された飛灰の処理方法 - Google Patents

焼却炉から排出された飛灰の処理方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、産業廃棄物等を焼却
するための焼却炉から排出された排ガスから捕集した飛
灰中に含有されているダイオキシン等の有害な有機塩素
化合物を、効率よく分解しそして無害化するための、飛
灰の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ダイオキシン等の有機塩素化合物は、熱
的および化学的に安定しそして水に難溶な有害物質であ
り、ダイオキシン類のなかでも、特に、2,3,7,8-テトラ
クロロジベンゾ-p- ダイオキシン(TCDD)は、極めて強い
毒性を有している。近時、多くの科学者によって、生活
環境へのダイオキシン類の広がりが指摘されている。
【0003】ダイオキシン類の発生源としては、(1) PC
B,ポリ塩化フェノールおよびポリ塩化フェノールを原料
とする殺虫剤,防腐剤,除草剤、(2) 一般廃棄物および
産業廃棄物の焼却場、(3) 金属精錬工場、(4) 被覆電線
再処理工場、(5) 紙,パルプ工場等であり、最近では、
野性動物、魚および人間の脂肪組織や血液にまで、ダイ
オキシン類の存在が確認されている。
【0004】日本においては、ゴミ焼却炉から発生した
飛灰中にダイオキシン類が含有されていることを取り上
げた、立川らによる記事が報道(昭和58年11月9日付け
の朝日新聞朝刊)されて以来、国や地方自治体等によっ
てダイオキシン類に関する調査が行われ、その調査結果
に基づいて、平成2年12月には、「ダイオキシン類発生
防止等に関するガイドライン」が制定された。このガイ
ドラインによれば、排ガス中のダイオキシン類の濃度
を、2,3,7,8-T4CDD 毒性等価量で0.5ng/Nm3 以下にする
ことが望ましいとされており、排ガス中から捕集された
飛灰についても、近い将来、このような規制がなされる
ことが予想されている。
【0005】焼却炉等から排出された排ガスから捕集し
た飛灰中に含有されているダイオキシン等の有害な有機
塩素化合物を無害化するための方法として、例えば、次
に述べる方法が知られている。 (1) 特開平4-126580 号公報に開示された下記からなる
方法:内筒と外筒とからなる2重筒の内筒と外筒との間
に溶融塩を満たし、外筒を焼却炉から発生した排ガスに
よって加熱し、このような2重筒の内筒内に飛灰を通過
させることにより、飛灰中の、ダイオキシンを代表とす
るハロゲン化芳香族炭化水素を分解する(以下、先行技
術1という)。先行技術1による、飛灰中に含有されて
いるダイオキシン類の分解率は、300 ℃の温度による1
時間の処理により83% であり、そして、400 ℃の温度に
よる1時間の処理により91% であった。
【0006】(2) 特開平2-131174 号公報に開示された
下記からなる方法:造粒機によって飛灰を造粒し、この
造粒された飛灰をごみ焼却炉内において焼成して、飛灰
中に含有されているダイオキシン等の有機塩素化合物を
分解する(以下、先行技術2という)。先行技術2によ
る、飛灰中に含有されているダイオキシン類の分解率
は、700 ℃の高温度で処理した場合、100%であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】先行技術1および2に
より、飛灰中に含有されているダイオキシン類を100%分
解するためには、少なくとも400 ℃以上の高温を必要と
する。従って、多量の熱エネルギーを要するので、省エ
ネルギーおよび経済上問題が多い。
【0008】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、産業廃棄物等を焼却するための焼却炉から排
出された排ガスから捕集した飛灰中に含有されているダ
イオキシン等の有害な有機塩素化合物を、低温度で簡単
に効率よく分解しそして無害化することができる方法を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、焼却炉から排出された排ガスから捕集した飛
灰中に含有されているダイオキシン等の有害な有機塩素
化合物を、低温度で簡単に効率よく分解するための方法
を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結果、飛灰に、
水、アルカリ水溶液、および、水と可溶性の分散剤とし
ての有機溶媒を含有するアルカリ水溶液のうちの何れか
1つを所定量添加してスラリー状となし、そのpH値を調
整した上、100 〜350 ℃の温度で所定時間水熱処理すれ
ば、飛灰中に含有されている有機塩素化合物を高効率で
分解し得ること知見した。
【0010】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明の方法は、焼却炉から排出され
た排ガスから捕集した飛灰に、水、アルカリ水溶液、お
よび、水と可溶性の分散剤としての有機溶媒を含有する
アルカリ水溶液のうちの何れか1つを、前記飛灰1重量
部に対し6.7 〜20重量部添加してスラリー状となし、そ
して、得られたスラリー状飛灰のpH値を9.5 以上とな
し、次いで、前記スラリー状飛灰を、100 〜350 ℃の温
度によって、2〜60分間水熱処理することにより、前記
飛灰中に含有されている有機塩素化合物を分解して無害
化することに特徴を有するものである。
【0011】
【作用】この発明においては、飛灰を上述した条件でス
ラリー状となし、このスラリー状飛灰を、100 〜350 ℃
の温度によって、2〜60分間水熱処理する。この処理に
おける水熱反応は、高温高圧の水との反応であり、溶媒
としての水の特徴である、イオン反応、加水分解反応、
溶解度等を促進増大させる。従って、常圧下では水に不
溶または難溶なシリカ、アルミナでも、臨界状態付近の
熱水には容易に溶解し、有機ハロゲン化合物のような極
性を有する有機化合物も容易に分解する。従って、ダイ
オキシン類のような有機塩素化合物の脱塩素化反応は、
生成した塩酸によって、アルカリ条件下で加速される。
従って、飛灰中に含有されているダイオキシン等の有害
な有機塩素化合物を、低温度で簡単に効率よく分解する
ことができる。
【0012】この発明において、飛灰をスラリー状にす
るための液体は、水でも、アルカリ水溶液でも、また
は、水と可溶性の分散剤としての有機溶媒を含有するア
ルカリ水溶液でもよい。飛灰に対するこれらの液体の添
加量は、飛灰1重量部に対し、6.7 〜20重量部であるこ
とが必要である。上記添加量が飛灰1重量部に対し6.7
重量部未満では、飛灰をスラリー状にして輸送する上で
支障が生ずる。一方、上記添加量が飛灰1重量部に対し
20重量部を超えると、スラリー中の飛灰濃度が減少し
て、飛灰の処理効率が低下する。
【0013】アルカリ水溶液としては、アルカリ土類と
水酸化物をつくることができる、水酸化カルシウム溶
液、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、水酸
化マグネシウム溶液、アンモニア溶液および尿素溶液の
うちの何れか1つが使用される。
【0014】スラリー状飛灰のpH値は、9.5 以上である
ことが必要である。pH値が9.5 未満では、ダイオキシン
類の分解速度が著しく低下する。従って、400 ℃以上の
高温で処理しないかぎり、目的の分解率を達成すること
ができず、エネルギー消費の上で問題が生ずる。
【0015】スラリー状飛灰は、100 〜350 ℃の温度に
よって、2〜60分間水熱処理することが必要である。処
理温度が100 ℃未満では、ダイオキシン類の分解率が著
しく低下する。一方、処理温度が350 ℃を超えても、ダ
イオキシン類の分解率は向上せず、エネルギーの消費量
が多くなるだけで不経済であり、他の処理法に対する本
発明方法の優位性がなくなる。また、処理時間が2分未
満では、400 ℃以上の高温で処理しないかぎり、目的の
分解率を達成することができず、エネルギー消費の点で
問題が生ずる。一方、処理時間が60分を超えても、ダイ
オキシン類の分解率は向上せず不経済になる。 従っ
て、水熱処理温度は100 〜350 ℃の範囲内に、そして、
水熱処理時間は2〜60分間の範囲内にそれぞれ限定す
る。
【0016】
【実施例】次に、この発明の方法を、実施例によって更
に説明する。 (実施例1)分散剤であるメタノールを10vol%含有する
1Nの水酸化ナトリウム溶液が、飛灰1重量部に対し10
重量部添加された、pH値が9.8 のスラリー状飛灰を、オ
ートクレーブに充填し、100 ℃,150℃,200℃,250℃,300
℃および350 ℃の各温度で20分間水熱処理を行った。処
理前と処理後のスラリー状飛灰中に含有されているダイ
オキシン類のInternational 2,3,7,8-T4CDD 毒性等価換
算濃度を、処理スラリー中の灰分単位重量基準で調査し
た結果、表1に示す通りであった。
【0017】
【表1】
【0018】表1から明らかなように、飛灰中のダイオ
キシン類の分解率は、処理温度が100 ℃および150 ℃の
低温でも90% 以上であり、処理温度が300 ℃以上の場合
は100%であった。
【0019】(実施例2)蒸留水が、飛灰1重量部に対
し10重量部添加された、pH値が9.5 のスラリー状飛灰
を、オートクレーブに充填し、300 ℃の温度で20分間水
熱処理を行った。処理前と処理後のスラリー状飛灰中に
含有されているダイオキシン類のInternational 2,3,7,
8-T4CDD 毒性等価換算濃度を、処理スラリー中の灰分単
位重量基準で調査した結果、表2に示す通りであった。
【0020】
【表2】
【0021】表2から明らかなように、飛灰を水により
スラリー状となした場合でも、飛灰中のダイオキシン類
の分解率は、300 ℃の処理温度で約90% であった。
【0022】(実施例3)アルカリ水溶液として、分散
剤であるメタノールを各々10vol%含有する、所定pH値の
1Nの水酸化カリウム溶液[Ca(OH)2],水酸化カリウム溶
液[KOH],水酸化マグネシウム溶液[Mg(OH)2],アンモニア
溶液[NH4OH] および尿素溶液の各々が、飛灰1重量部に
対し10重量部添加された、pH値が9.8 のスラリー状飛灰
を、オートクレーブに充填し、300 ℃の温度で30分間水
熱処理を行った。処理前と処理後のスラリー状飛灰中に
含有されているダイオキシン類のInternational 2,3,7,
8-T4CDD 毒性等価換算濃度を、処理スラリー中の灰分単
位重量基準で調査した結果、表3に示す通りであった。
【0023】
【表3】
【0024】表3から明らかなように、アルカリ剤とし
て、水酸化カリウム溶液,水酸化カリウム溶液,水酸化
マグネシウム溶液,アンモニア溶液または尿素溶液の各
々を使用した場合でも、飛灰中のダイオキシン類の分解
率は、300 ℃の処理温度で100%であった。
【0025】(実施例4)1Nの水酸化ナトリウム溶液
が、飛灰1重量部に対し10重量部添加された、pH値が9.
8 のスラリー状飛灰を、オートクレーブに充填し、300
℃の温度で30分間水熱処理を行った。処理前と処理後の
スラリー状飛灰中に含有されているダイオキシン類のIn
ternational 2,3,7,8-T4CDD 毒性等価換算濃度を、処理
スラリー中の灰分単位重量基準で調査した結果、表4に
示す通りであった。
【0026】
【表4】
【0027】表4から明らかなように、分散剤を使用せ
ず、アルカリ剤としての水酸化ナトリウム溶液により飛
灰をスラリー状となした場合でも、飛灰中のダイオキシ
ン類の分解率は、300 ℃の処理温度で約98% であった。
【0028】(実施例5)分散剤であるメタノールを10
vol%含有する、1Nの水酸化ナトリウム溶液が、飛灰1
重量部に対し10重量部添加された、pH値が9.8 のスラリ
ー状飛灰を、オートクレーブに充填し、100 ℃および30
0 ℃の温度で5〜30分間水熱処理を行った。処理前と処
理後のスラリー状飛灰中に含有されているダイオキシン
類のInternational 2,3,7,8-T4CDD 毒性等価換算濃度
を、処理スラリー中の灰分単位重量基準で調査した結
果、表5に示す通りであった。
【0029】
【表5】
【0030】表5から明らかなように、飛灰中のダイオ
キシン類を、80% 以上で分解するのに要する反応時間
は、処理温度が100 ℃の場合で10分以上であり、300 ℃
の場合で2分以上であった。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、産業廃棄物等を焼却するための焼却炉から排出され
た排ガスから捕集した飛灰中に含有されているダイオキ
シン等の有害な有機塩素化合物を、低温度で簡単に効率
よく分解しそして無害化することができる、工業上有用
な効果がもたらされる。
フロントページの続き (72)発明者 山口 宏 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 須田 昇一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 古野 直樹 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 澁谷 榮一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 森重 敦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−78483(JP,A) 特開 昭58−137484(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B09B 3/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼却炉から排出された排ガスから捕集し
    た飛灰に、水、アルカリ水溶液、および、水と可溶性の
    分散剤としての有機溶媒を含有するアルカリ水溶液のう
    ちの何れか1つを、前記飛灰1重量部に対し6.7 〜20重
    量部添加してスラリー状となし、そして、得られたスラ
    リー状飛灰のpH値を9.5 以上となし、次いで、前記スラ
    リー状飛灰を、100 〜350 ℃の温度によって、2〜60分
    間水熱処理することにより、前記飛灰中に含有されてい
    る有機塩素化合物を分解して無害化することを特徴とす
    る、焼却炉から排出された飛灰の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記アルカリ水溶液として、アルカリ土
    類と水酸化物をつくることができる、水酸化カルシウム
    溶液、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、水
    酸化マグネシウム溶液、アンモニア溶液および尿素溶液
    のうちの何れか1つを使用する、請求項1記載の方法。
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