JP2986736B2

JP2986736B2 - 飛灰の処理方法

Info

Publication number: JP2986736B2
Application number: JP8196352A
Authority: JP
Inventors: 健一中川; 昌彦角田
Original assignee: CHODA ENJINIARINGU KK; IIJIMA KOGYO KK
Current assignee: CHODA ENJINIARINGU KK; IIJIMA KOGYO KK
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JPH1034105A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ焼却場等
で発生する燃焼排ガスの補集飛灰の無害化処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の焼却設備で発生する燃焼排
ガスに含まれる飛灰は、通常、電気集塵器やバグフィル
ターで補集されている。このような飛灰には、鉛、水銀
等の有害な重金属が含まれるので、これが自然界に溶出
しないように処理した上で、埋立等の処分がなされてい
る。また、都市ごみにはポリ塩化ビニル等の焼却によっ
て塩化水素を発生するプラスチックごみが含まれている
ので、燃焼排ガスの処理設備ではこれを中和処理するた
めに消石灰が使用されている。そのため、近年の燃焼排
ガスの補集飛灰には、本来の燃焼灰分以上の量で未反応
の水酸化カルシウムや反応生成物である塩化カルシウム
が含まれるのが一般的である。このような飛灰の処理方
法としては、飛灰にキレート剤等の薬剤やセメントを添
加し、それに水を加えて混練して粒状あるいは塊状にす
る乾式処理法と、飛灰を酸性液中に投入して撹拌してス
ラリーとして液相反応させる酸抽出法等の湿式処理法が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】乾式処理法は簡便では
あるが、埋立処分等へ回る固化処理物の重量が多いこと
に加え、固化処理物中にＮａＣｌやＣａＣｌ₂ 等の溶解
性塩類が多量に含まれているため、セメントを多量に加
えないと強度が低下して重金属イオンが溶出しやすいと
いう問題があった。一方、湿式処理法の代表的方法であ
る酸抽出法は、飛灰中の重金属を硫酸や塩酸で液中に溶
解して、無害化された飛灰を固液分離して廃棄するとと
もに、液中に溶解した重金属は化学処理により安定化さ
せた後除去するものである。この方法は液相反応なの
で、ほぼ理論通りに反応が進行するとともに、重金属の
安定化が確実になされるという利点がある反面、次のよ
うな問題があった。

【０００４】すなわち、硫酸を使用する方法では、液中
への重金属の溶出が完全ではなく、特に鉛、カドミウ
ム、水銀等が固体中に残存するので、その残留物に対す
る安定化処理が必要となることがあった。また、飛灰中
の消石灰は石膏として沈殿して残留物中に混入するので
廃棄固型物の量が増大した。一方、塩酸を使用する方法
では、各種の重金属が確実に液中に溶出するが、飛灰中
の消石灰も塩酸中に溶解するので塩化カルシウム水溶液
が大量に発生し、これを流して捨てると比較的高価な塩
酸が流失される結果となった。本発明の目的は、飛灰か
らの各種重金属の流出が確実に抑制でき、埋立処分に回
される廃棄固型分の量を減少することができ、比較的高
価な塩酸の消費を防ぐことのできる飛灰の処理方法を提
供することにある。

【０００５】本発明の他の目的は、飛灰中のカルシウム
分が二水石膏として回収できるとともに、運転経費も低
廉な飛灰の処理方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、燃
焼排ガスから補集される飛灰を酸で処理して飛灰に含ま
れる重金属を溶解除去する方法において、飛灰に塩酸を
加えて反応させ飛灰塩酸スラリーを形成する工程と、該
飛灰塩酸スラリーへ重金属固定剤を添加する工程と、飛
灰塩酸スラリーから沈殿した固定化重金属を含む固型分
と液相分とを固液分離する工程と、分離した液相分に硫
酸を加えて複分解反応させて二水石膏を析出させる工程
と、この反応混合液を固液分離して二水石膏を系外に取
り出し、液相分は飛灰へ加える塩酸として循環させる工
程とを有することを特徴とする飛灰の処理方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の方法が処理対象とする飛
灰は、都市ごみ焼却場等で発生する燃焼排ガスを電気集
塵器、バクフィルター等で補集した飛灰である。本発明
の飛灰の処理方法の実施に先立ち、処理対象である飛灰
は水洗処理することができる。飛灰には、通常、ＮａＣ
ｌ、ＣａＣｌ₂ 、ＫＣｌ、ＭｇＣｌ₂ 等の水溶性の塩類
が含まれているが、水洗するとこれら水溶性の塩が溶解
除去されるので処理対象となる飛灰が減量される。洗浄
槽で洗浄され、固液分離され回収された飛灰には、焼却
飛灰、消石灰および水不溶性の重金属が含まれている。
飛灰の前処理としての水洗処理は、後述する本発明の方
法の循環液媒中に、ナトリウム、カリウム等の易溶性の
金属イオンが蓄積されるのを防止する上でも効果的であ
る。なお、前処理に使用した洗浄水中には重金属イオン
も一部溶解しているので、重金属固定剤で処理して重金
属を水不溶性の沈殿として析出した後、これを除去し廃
棄する必要がある。

【０００８】本発明の飛灰の処理方法は、上述のような
前処理がなされた飛灰または前処理のなされない飛灰に
対して、塩酸を添加し撹拌混合して反応させ、まず飛灰
塩酸スラリーを形成する。塩酸の添加量は、飛灰中の重
金属を溶解するのに十分な量であり、かつ飛灰中の消石
灰と反応してこれを塩化カルシウムとして液中に溶解さ
せるのに十分な量である。しかし、塩酸の量が余り過剰
であると、引き続いて実施される重金属の固化処理に支
障をきたすので、ｐＨが２〜５の範囲となるように添加
することが好ましい。このようにして得られた飛灰塩酸
スラリーについて固液分離する。固液分離は、スラリー
を濾過機により濾液とケーキとに分けるのが簡便であ
る。飛灰中に含まれていた重金属および消石灰が除かれ
た焼却飛灰のみがケーキとして回収され、減量され無害
化された固型物として得られる。この固型物は、そのま
ま埋立処分してもそこから重金属が流出することはな
い。

【０００９】固型物が除去された液相分には、主として
重金属と塩化カルシウムが溶解しているが、この液に対
して重金属固定剤を添加して液中の重金属成分の固化沈
殿させ固液分離して重金属分を取り除く。本発明にいう
重金属固定剤には、重金属を化学的に不溶化する方法に
使用される薬剤、例えば重金属水酸化物法に使用される
水酸化ナトリウム、重金属炭酸化物法に使用される炭酸
ナトリウム、重金属硫化物法に使用される水硫化ソー
ダ、液体キレート化法に使用されるジチオカルバミン酸
ナトリウム化合物等が含まれるほか、これらの実施に併
用されるｐＨ調整剤も含まれる。以上の説明では、焼却
飛灰のケーキと沈殿固化重金属とを別々に固液分離して
回収したが、飛灰塩酸スラリーから焼却飛灰のケーキの
固液分離をせずに、そのまま飛灰塩酸スラリーに重金属
固定剤を添加することもできる。この場合には、固型分
は無害化した飛灰と固化沈殿処理された重金属化合物の
混合物となる。このようにして分離された固型分につい
ても、重金属分は安定化処理がなされているのでそのま
ま埋立処分を実施しても問題ない。

【００１０】このようにして焼却灰のケーキおよび重金
属の沈殿が除去された残余の液相分は、塩化カルシウム
を主成分とする液であり、従来は無害な液として放流さ
れていたが、本発明ではこれを複分解槽へ導き、液中に
含まれるカルシウムイオンの量と当量の硫酸を添加す
る。使用する硫酸は、できるだけ高濃度のものが好まし
い。硫酸が加えられると複分解反応が生じて液中のカル
シウムイオンは二水石膏の結晶として析出するととも
に、塩酸が再生される。二水石膏の結晶を７０μｍ以上
の粒径まで生長させるには、複分解槽における反応液の
滞留時間を３時間以上とすることが好ましい。この反応
混合液から二水石膏を固液分離すれば、これは建材等の
用途に使用することができる。一方、再生された塩酸
は、飛灰塩酸スラリーの形成のための酸性液として循環
させて使用することができる。

【００１１】なお、再生塩酸には、厳密には塩酸濃度と
平衡した濃度の硫酸カルシウムが溶解しているが、これ
は塩酸が飛灰中の重金属の溶解および塩化カルシウムと
の反応に消費される際に沈殿析出し、無害化した飛灰中
に含まれて排出されることになる。また、本発明の方法
における液媒の循環経路は、基本的には閉回路であり、
水は僅かではあるが二水石膏の結晶水として系外へ取り
出されるので、本来は系内に余剰水は発生しない。しか
し、前処理による飛灰への付着水や複分解に使用した硫
酸の濃度が薄い等の理由から循環液媒中に水が余り、再
生される塩酸の濃度が低下する場合がある。このような
場合には、循環液媒に対してその一部の水を除去する減
水操作を行うのが適当である。減水操作としては、例え
ば加熱蒸発、イオン交換膜等の公知の手段が適用でき
る。減水操作を適用する過程は、特に限定されるもので
はないが、酸濃度の低い複分解槽へ導入する前の過程で
の実施が好ましい。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を、図１を参照しつつ実施例に
より具体的に説明するが、本発明はこれにより限定され
るものではない。実施例１都市ごみ焼却場の電気集塵器で収集した飛灰４０ｋｇを
水洗槽１に加え、そこへ洗浄水を１２０ｋｇ加えて３０
分間混合攪拌した。飛灰ケーキを固液分離した後、洗浄
水は重金属処理槽２へ導き、重金属固定剤として６０％
硫酸をｐＨが９．５〜１０となるように２４０ｇ添加し
て撹拌したところ、重金属分の沈殿が３５０ｇ生成した
ので、これを濾別除去し、残余の洗浄水は放流した。洗
浄後の飛灰ケーキは２６ｋｇ（ドライベース）に減量さ
れおり、これを飛灰反応槽３へ加え、また、２０％塩酸
８１ｋｇを加え、３０分間混合攪拌して反応させ飛灰塩
酸スラリーを調製した。このスラリーを固液分離したと
ころ、無害化された飛灰のケーキ１２ｋｇを回収した。
スラリーの液相分のｐＨは約３で、これを重金属処理槽
４へ導き、水酸化カルシウムをｐＨが９．５〜１０にな
るように少量添加して３０分間混合撹拌し、固定化重金
属分の沈殿１００ｇを除去した。残余の液媒８３ｋｇを
減水装置５へ導き、水分を１２ｋｇ加熱除去した後、こ
れを複分解槽６へ添加した。複分解槽では６０％硫酸２
７ｋｇを加え、３０分間攪拌した後、３時間静置し、二
水石膏を析出させた後、二水石膏２７ｋｇ（ドライベー
ス）を除去した。二水石膏を除去した後の液は、２０％
濃度の塩酸であり、飛灰反応槽３へ加える塩酸として再
使用可能なものであった。

【００１３】なお、この処理を実施した後の飛灰１００
ｇにｐＨ６．０の水９００ｇを加えて、６時間連続振盪
した上澄み液について、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｈｇの溶解濃度に
ついて測定したが、いずれも検出濃度未満であった。

【００１４】

【発明の効果】本発明の飛灰の処理方法は、基本的には
塩酸を処理薬剤として用いる方法なので、飛灰からの各
種の重金属の溶出が確実であり、飛灰の無害化が安定し
て実施できる。また、飛灰中のカルシウム分は利用価値
のある二水石膏として無害化した飛灰とは別に取り出さ
れるので廃棄に回される固型分の量を減少させることが
できる。また、重金属については、必要により単独で回
収することもできるので、その処理や再利用等も楽に行
える。更に、本方法で消費する酸は、塩酸より安価な硫
酸なので運転経費の低減にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の飛灰の処理方法に用いた装置
の一つの構成例を示すフローシートである。

【符号の説明】

１水洗槽２重金属処理槽３飛灰反応槽４重金属処理槽５減水装置６複分解槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−7778（ＪＰ，Ａ) 特開平２−6889（ＪＰ，Ａ) 特開平６−170354（ＪＰ，Ａ) 特開平８−117724（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B09B 3/00 - 5/00 A62D 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼排ガスから補集される飛灰を酸で処
理して飛灰に含まれる重金属を溶解除去する方法におい
て、飛灰に塩酸を加えて反応させ飛灰塩酸スラリーを形
成する工程と、該飛灰塩酸スラリーへ重金属固定剤を添
加する工程と、飛灰塩酸スラリーから沈殿した固定化重
金属を含む固型分と液相分とを固液分離する工程と、分
離した液相分に硫酸を加えて複分解反応させて二水石膏
を析出させる工程と、この反応混合液を固液分離して二
水石膏を系外に取り出し、液相分は飛灰へ加える塩酸と
して循環させる工程とを有することを特徴とする飛灰の
処理方法。
【請求項２】前記飛灰塩酸スラリーへ重金属固定剤を
添加するのに先立ち、飛灰塩酸スラリーを固液分離して
固相分を系外へ取り出す請求項１記載の飛灰の処理方
法。
【請求項３】系内を循環する液媒中の水の一部を除去
して塩酸の濃度を高めるための減水工程が付加された請
求項１または２記載の飛灰の処理方法。
【請求項４】飛灰を塩酸と反応させるのに先立ち、飛
灰を水洗する工程を有する請求項１、２または３記載の
飛灰の処理方法。