JP3642366B2 - 廃棄物焼却灰処理方法および焼却灰処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害な重金属を含有する廃棄物を安定化処理するのに有効な廃棄物処理方法に関し、さらに詳しくは、湿式灰冷却装置、別名、灰出し装置、クリンカチャンネルと呼ばれる焼却灰処理装置から排出される焼却灰中の有害物質の安定化処理方法、およびそれに用いる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみは、悪臭のするものであるが、従来、この都市ごみは、焼却して減容化し、焼却灰を最終処分場に廃棄すれば処理は終了すると考えられてきた。しかし、ごみの中味の変化にともなって、都市ごみ処理の様相は変化してきた。すなわち、焼却されるプラスチック、カラー印刷の紙類、故意にごみの中に捨てられた乾電池は、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈｇ）、などの重金属を含んでいる。これらを焼却すると、焼却灰の中に重金属が残存する。また、焼却に伴って発生するダイオキシンも、焼却灰中に含まれることになる。前記のような重金属類は、ダイオキシン同様、発癌性、変異原性、臓器障害性など生体毒性を有するものがある。例えば、鉛はカドミウム、水銀、クロムなどとともに腎臓に破壊的に作用する。また、鉛は、血液成分のヘム合成阻害作用、さらには水銀とともに神経系の影響が知られている。カドミウムは、高血圧の可能性、精子形成能力の低下が指摘されている。従って、都市ごみ焼却灰は、有害廃棄物と考えられる。日本では、１９９５年４月から、都市ごみは、特別管理一般廃棄物として十分な重金属の溶出量の抑制が求められている。そのために、焼却後のばいじんからの重金属の溶出を抑制する目的で、セメント類、粉体薬剤、液体薬剤などによる処理や、溶融処理など様々な処理が行われている。
【０００３】
都市ごみ焼却灰の処理装置の１つである湿式灰冷却装置は、別名、灰出し装置、クリンカチャンネルなどと呼ばれている。この装置は、例えば図４に示すように、焼却炉から発生する焼却主灰や飛灰などの焼却灰ａを冷却するための冷却水ｗ（一般に設備水と呼ばれる）を収容する水槽11と、該水槽11内の設備水ｗ中に焼却灰ａを投入する灰シューター12と、チェン13と該チェン13に設けられたスクレーパー14とを有し、水槽11内で冷却された灰を水槽11から払い出す灰払い出しコンベア16などの灰払い出し手段と、前記水槽11から払い出された焼却灰ａを受け入れる灰ピット15とを有し、焼却炉から排出された焼却主灰や飛灰などの焼却灰ａを灰シューター12から水槽11内の設備水ｗ中に投入し、冷却後、前記灰払い出しコンベア16のスクレーパー14により水槽11内から灰ピット15に払い出す装置である。この装置から排出された灰ａは、環境庁告示１３号法で抽出試験を行うと、有害金属の中でも鉛が、規制値以上検出される場合がある。このような場合、水槽11中の設備水ｗに、有害物質処理材などの薬剤を投入して安定化を行う場合が多い。これは、水ｗ中では、薬剤が焼却灰と均一に混合されやすいからである。つまり、焼却灰ａは、水槽11内に投入されると水槽11底部に沈澱するが、灰ａは浮力を持つために、水ｗ中で圧縮されず、灰ａの粒子間の隙間に薬剤が入って灰と接触する。従って、水槽11内の水ｗ中に投入された薬剤が、焼却灰ａと均一に接触し反応することで、焼却灰ａ中の有害物質を安定化しうる。また、焼却炉からの焼却灰ａは、発生量が変動するので、灰払い出しコンベア16により連続的に水槽11外の灰ピット15へ払い出される場合もあれば、２〜３分にわたって殆ど払い出されない場合もある。このように、不連続に発生する灰に対しても、一定濃度の薬剤を設備水ｗ中に加えておくことで、不連続な灰の発生時間に関係なしに定常的に有害物質を安定可能となる。これに対し、前記冷却装置から払い出された灰に薬剤を添加する場合、装置から払い出された灰は圧縮された塊状となっており、灰に対して薬剤を均一に接触させて安定化させることは困難である。
【０００４】
しかしながら、上記のような湿式灰冷却装置の設備水ｗ中に薬剤を大量に投入した場合、スカムと呼ばれる泡が水槽11の水面に発生したり、設備水ｗが濁ったり、さらには薬剤の影響で異臭が発生するケースがあり、実用面で問題視されている。なぜならば、水槽11の水面に発生したスカムが灰シューター12の中に溜まると、後から投入される灰ａが水面下に落ちるのを妨害して、灰シューター12の中に灰が詰まる。また、スカム発生の機構は明らかではないが、スカムが発生する時、設備水ｗが濁ることが多い。そのために、スカム除去の目的で、設備水を湿式灰冷却装置からオーバーフローさせた場合、濁りを伴った設備水が排出される。この排出された設備水は、専用の沈殿槽に導いたり、灰ピットに流して、灰ピットに落下した処理物から流れ出した水と混合した後に、別途設けられた沈殿槽に導く。このような場合、濁りを伴った水が沈殿槽内に流れ込み、沈澱槽内の沈澱物を増加させるからである。また、ポリエチレンイミンにジチオカルボキシル基の結合したポリマーやジブチルジチオカルバミン酸塩などの液体有機処理剤では、変異原性のある二硫化炭素が原料として含まれているために、設備水や灰ピットから二硫酸化炭素ガスが発生する懸念がある。なぜならば、設備水は、夏場には、４８℃近くになること、液体有機処理剤は、熱に不安定であり分解しやすく、沸点が低い二硫化炭素が発生するからである。このような背景から、実用上の問題がなく、しかも確実に有害物質を安定化できる処理方法が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来における廃棄物処理の問題点に鑑み、都市ごみ焼却灰、産業廃棄物処理灰などの焼却灰中に含まれる重金属などの有害物質を安定化しうる焼却灰処理方法を提供することを目的とするものであり、特に、湿式灰冷却装置、別名、灰出し装置、クリンカチャンネルと呼ばれる灰冷却装置から排出される焼却灰の処理を、実用上の問題なく処理可能な処理方法および処理装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、湿式灰冷却装置の水槽から払い出した焼却灰をスロープを通過させ、該スロープを通過する焼却灰に有害物質処理材を噴射することからなる焼却灰の処理方法を見い出した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
前記のように、本発明の処理方法では、湿式灰冷却装置の水槽から払い出された後の焼却灰を、スロープを通過させ、このスロープを通過する焼却灰に有害物質処理材を噴射することを特徴としている。これを図１〜図２に示した本発明の焼却灰処理装置の実施例図面に基づいて説明すると、本発明の焼却灰処理装置は、冷却水ｗを収容する水槽１と、該水槽１に焼却灰を投入する灰シューター２と、該水槽１内の冷却水ｗ中に投入された焼却灰ａを水槽１から払い出す灰払い出し手段３と、前記水槽１から払い出された冷却後の焼却灰ａを受け入れる灰ピット４とを有し、前記水槽１から灰ピット４への焼却灰ａの払い出し口５にスロープ６を設けるとともに、前記水槽１から払い出されて前記スロープ６上を通過する焼却灰に対して有害物質処理材を噴射する薬剤噴射ノズル７を設けてなる。このように、本発明の処理方法では、前記冷却装置の水槽１から灰ピット４への灰払い出し口５から灰ピット４に落ちるまでにスロープ６を設けておき、灰払い出し手段３、例えば、図示した実施例装置においては、複数の歯車33に掛け回されたチェン31と該チェン31に所定の間隔で多数設けられたスクレーパー32からなる灰払い出しコンベア30の前記スクレーパー32により、塊となって排出される焼却灰ａは、このスロープ６を通過する過程で、スロープ６の上を灰ピット４方向へ落下しながら重力の作用でスロープ６上で広がり、スロープ６の上を薄い層状となり通過する。このように、薄く広がった焼却灰ａに薬剤を噴射することで、焼却灰ａに対して有害物質処理材を均一に添加することができ、焼却灰ａ中で有害物質を均一に安定化可能となるのである。
【０００８】
次に、本発明の処理装置におけるスロープ６の形態について説明する。このスロープ６は、その傾斜角が、水平面に対して２０度以上であるのが好ましく、また、６０度以下であるのが好ましい。これは、スロープ６の傾斜角が小さいと、水槽１から払い出された焼却灰ａが、塊のままスロープ６上を通過してしまい、スロープ６上に広がらないからである。一方、スロープ６の傾斜角が大き過ぎると、焼却灰ａの落下速度が大きすぎ、やはり焼却灰ａはスロープ６の上で広がることなく、灰ピット４に落下してしまい、灰中に処理材を均一に噴射することができない。なお、実際上のスロープ６の角度は、スロープを作製する素材の種類、すなわち鉄板であるのかプラスチック板であるのか、また、その表面の形態、すなわち表面が平面であるのか、蒲鉾状であるのか、さらには網状であるのかによって、スロープ６表面と焼却灰ａとの間の摩擦係数などが異なり灰の落下速度が変化し、スロープ６上における焼却灰ａの広がり方が違うので、適宜調節するのがよい。
【０００９】
前記スロープ６表面形状は、単なる平面状でもよいが、スロープ６が、灰が排出される方向に進むに従って、反っている、すなわち、スロープ６の水平面に対する傾斜角が、スロープ６の下端側、すなわち灰ピット４側にゆくに従って大きくなっていることが好ましい。これは、スロープ６に落ちた焼却灰ａは、水分を含んだ細かい灰が薄い層となってまず流れ出すが、次いで、比較的大きな灰がスロープ６の途中で留まり、塊を作る。そこで、このような塊の灰であっても拡がるように、灰ピット４に近づくにしたがって、水平面に対する角度が大きくなっていることが好ましいのである。
【００１０】
次に、このスロープ６の大きさについて説明する。スロープ６の大きさは、灰冷却装置の規模によって具体的な大きさは異なるが、いずれにしても実用上の制限を受ける。つまり、一般的に、スロープ６から灰ピット４内に落ちた焼却灰ａは、クラブバケットクレーンなどによって搬出される。従って、スロープ６が灰ピット４内に必要以上にせり出していると、クレーンがぶつかり壊れるおそれがある。また、その一方で、スロープ６の長さが短いと、灰が十分に広がらない。通常の場合、スロープの長さは、３０ｃｍ以上１メートル以内であることが好ましい。なお、実用上の問題がなければ、更にスロープ６を長くするのを妨げるものでない。
【００１１】
本発明における前記スロープ６上に設置される薬剤噴射ノズル７について説明する。薬剤噴射ノズル７の設置位置は、スロープ６上の灰に対して有害物質処理材が均一に噴射できるような位置であればどのような位置でもよい。ただし、灰の中には、鉄骨などの破砕ごみ焼却物、空缶の塊、未燃の巨大なマットなどが混在する場合がある。このような場合には、薬剤噴射ノズル７が、スロープ６上にあると危険である。そのためには、薬剤噴射ノズル７の位置を灰から遠ざける必要がある。一方、スロープ６の両脇に薬剤噴射ノズル７を設置する場合には、灰の種類に関係なく噴射できる。薬剤噴射ノズル７からの有害物質処理材の噴射量は、均一に噴射してもよいが、灰ピット４に近い側、すなわちスロープ６の下端側に多く噴射することが好ましい。これは、灰ピット４から遠い側、すなわちスロープ６の上端側の灰は塊となっているので、灰への処理材の混ざり方が不均一になるからである。従って、薬剤噴射ノズル７は、スロープ６の上端側から下端側に向かって所定の間隔で複数箇所に設け、しかも、スロープ６の下端側に向かうに従って、隣接する薬剤噴射ノズル７，７間の設置間隔を短くして、焼却灰が、スロープ６上で広がるに従って有害物質処理材の噴射量が増加するように設けることが好ましい。なお、薬剤噴射ノズル７からの有害物質処理材の噴射間隔は、連続でも、また、灰払い出しコンベア30のスクレーパー32により灰が排出される毎に間欠的に噴射するようにしてもよい。
【００１２】
本発明で使用される有害物質処理材は、液体状であれば使用可能である。また、液体の中に、活性炭などの微粒子を含んでいても構わない。本発明で使用可能な有害物質処理材の組成としては、珪酸ナトリウムや珪酸カリウムなどの可溶性珪酸塩、燐酸１水素ナトリウム、燐酸２水素ナトリウム、燐酸ナトリウム、燐酸１水素カリウム、燐酸２水素カリウム、燐酸カリウムなどの可溶性燐酸塩、およびジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸カリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸カリウム、ポリエチレンイミンにジチオカルボキシル基を含む有機物、硫酸バンド、燐酸アルミニウム溶液などが挙げられる。
【００１３】
本発明を適用し得る焼却灰としては、都市ごみ焼却灰や産業廃棄物焼却灰から発生する飛灰、主灰がある。ここで、飛灰は、焼却に伴って発生する粉状のばいじんや、溶融炉から発生するばいじんを集塵したものであり、電気集塵器で集塵したＥＰ灰があげられる。一方、主灰は、都市ごみや産業廃棄物の焼却場で、焼却炉下部より排出される灰であり、有害な重金属を含むものが対象となる。また、産業廃棄物焼却灰も処理対象とすることができる。また、本発明方法により安定化可能な有害物質としては、ダイオキシン、ＰＣＢなどの有害有機物や、鉛、カドミウム、水銀、セレン、ヒソ、亜鉛、クロムなどが挙げられる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の焼却灰処理方法および処理装置を用いて、有害物質を含有する産業廃棄物や都市ごみの焼却炉から発生し湿式灰冷却装置から排出される焼却灰を処理することで、焼却灰中の有害物質を均一、かつ確実に安定化できる。
【００１５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでない。
【００１６】
（実施例１）
１時間の焼却灰発生量（乾燥灰換算）が１トンの湿式灰冷却装置（幅１．２５ｍ、設備水量６０トン、設備水温度４０〜４３℃）の灰ピットへの灰払い出し口に、幅１．４ｍ、長さ０．８ｍ、傾き４５度の平面状鉄製スロープ板を設置した。薬剤噴射ノズルは、図３に示すように前記スロープ板の左右に３箇所ずつ、すなわち、スロープ板の下端側（灰ピットに近い側）２０ｃｍ以内に左右に２箇所ずつ、灰ピットから４０ｃｍの所に左右に１箇所ずつを取り付け、スロープに向かって噴射するようにした。有害物質処理材としては、珪酸ナトリウム（３号水ガラス）を２倍量の水で３倍に希釈した水溶液を用い、その噴射量は、６本の薬剤噴射ノズルから１分当たり１．５Ｋｇ（薬剤が０．５Ｋｇ）になるように灰払い出しコンベアのスクレーパーにより灰がスロープにかき出される毎に間欠的に噴射した。前記のように有害物質処理材を噴射したスロープを通過して灰ピットに落ちた焼却灰をクレーンでつり上げ、地面に落とした後、３箇所からサンプリングした。比較例２として、湿式灰冷却装置においてスクレーパーにより払い出されてピットに落ちる境界部分（図１における払い出し口５部分）の６箇所に設けた薬剤噴射ノズルから上記と同様の有害物質処理材を噴射した場合の焼却灰をサンプリングした。さらに、上記と同様の有害物質処理材を灰に対して３％になるように水槽中の設備水に加えて２日後の灰ピットからサンプリングした灰についても３箇所からサンプリングして比較例３とした。
【００１７】
これらの焼却灰５０ｇを、２０℃で１日間養生させた後、各処理方法を用いた場合の無害化効果を調べるために、環境庁告示１３号法（日本）に従って抽出試験を行い、鉛の溶出濃度を測定した。この時の実験結果を以下の表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
実施例１と比較例２を比較すると、水槽から払い出された焼却灰に有害金属処理材を噴射した場合であっても、スロープがない比較例２の場合には、焼却灰中で鉛の濃度が偏在しているのが分かる。これに対し、スロープを通過する焼却灰に有害物質処理材を噴射した実施例１では、灰中の鉛濃度の偏在が小さい。従って、灰中の有害金属を均一に安定するには、スロープ上を通過する焼却灰に処理材を噴射することが有効であることが分かる。また、実施例１の場合には、設備水から払い出された後の灰に対して有害物質処理材を噴射するものであるにもかわらず、有害物質処理材を設備水中に投入した比較例３の場合と同様に、焼却灰中で均一に鉛を安定化可能であり、本発明によれば、有害物質処理材を設備水中に投入する場合のような実用上の問題もなく、焼却灰中の有害物質を均一に安定化できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る焼却灰処理装置の１実施例を示す模式的側断面図。
【図２】 前記焼却灰処理装置の模式的平面図。
【図３】 前記焼却灰処理装置の要部を示す模式的斜視図。
【図４】 従来の湿式灰冷却装置を示す模式的側断面図。
【符号の説明】
１ 水槽、 ２ 灰シューター、 ３ 灰払い出し手段、
４ 灰ピット、 ５ 灰払い出し口、 ６ スロープ、
７ 薬剤噴射ノズル、 30 灰払い出しコンベア、
11 水槽、 12 灰シューター、 13 チェン、
14 スクレーパー、 15 灰ピット、 16 灰払い出しコンベア、
31 チェン、 32 スクレーパー、 33 歯車、
ａ 焼却灰。

Claims (10)

1. 湿式灰冷却装置の水槽から払い出した焼却灰をスロープを通過させ、該スロープを通過する焼却灰に有害物質処理材を噴射することを特徴とする廃棄物焼却灰処理方法。
2. 焼却灰が、鉛、カドミウム、水銀、セレン、ヒソ、亜鉛、クロムからなる群から選択される少なくとも１種の有害物質を含んでいる請求項１の廃棄物焼却灰処理方法。
3. 有害物質処理材が、可溶性珪酸塩、燐酸塩、およびジチオカルボキシル基を含む有機物のうちから選択される少なくとも１種を含んでいる請求項１記載の廃棄物焼却灰処理方法。
4. 可溶性珪酸塩が、珪酸ナトリウム、もしくは珪酸カリウムである請求項３記載の廃棄物焼却灰処理方法。
5. 廃棄物焼却灰が、都市ごみの焼却飛灰、主灰、溶融飛灰、または産業廃棄物焼却灰である請求項１記載の廃棄物焼却灰処理方法。
6. 冷却水を収容する水槽と、該水槽に焼却灰を投入する灰シューターと、該水槽内の冷却水中に投入された焼却灰を水槽から払い出す灰払い出し手段と、前記水槽から払い出された焼却灰を受け入れる灰ピットとを有する焼却灰の処理装置において、前記水槽から灰ピットへの焼却灰の払い出し口にスロープを設けるとともに、前記水槽から払い出されて前記スロープ上を通過する焼却灰に対して有害物質処理材を噴射する薬剤噴射ノズルを設けてなる廃棄物焼却灰処理装置。
7. スロープの傾斜角が、水平面に対して２０度以上、６０度以下である請求項６記載の廃棄物焼却灰処理装置。
8. スロープの傾斜角が、スロープの下端側にゆくに従って大きくなっている請求項７記載の廃棄物焼却灰処理装置。
9. スロープの上端側から下端側に向かって所定の間隔で複数箇所に薬剤噴射ノズルを設けてなる請求項６記載の廃棄物焼却灰処理装置。
10. スロープの下端側に向かうに従って、隣接する薬剤噴射ノズル間の設置間隔を短くしてなる請求項９記載の廃棄物焼却灰処理装置。

Images