JP3851206B2 - 飛灰の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛灰の処理方法に関し、特に、都市ゴミ焼却施設や産業廃棄物焼却場などにおける焼却炉や溶融炉、または汚泥を処理するセメントキルンなどから発生する飛灰の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般事業所や一般家庭から排出されるゴミ（「都市ゴミ」または「一般廃棄物」と称されている）やシュレッダーダスト（廃家電、廃自動車など）は、都市ゴミ焼却施設や産業廃棄物焼却工場などに集められて焼却処分される。その際に焼却炉から発生する焼却灰や飛灰は、中間処理を施した後に最終処分場に推積される。
【０００３】
この飛灰の中間処理では、廃棄物の焼却に伴って発生する塩化水素ガスを中和するために飛灰に消石灰が吹き込まれるが、この消石灰の使用量は理論量の３〜５倍が必要であると言われている。
【０００４】
また、飛灰の一般的な処理方法として、酸による中和によって重金属の溶出を防止した後に飛灰を埋め立てる方法や、飛灰を水洗いして溶融炉またはセメントキルンに戻す方法（溶融処理、セメントキルン処理）などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、酸による中和によって重金属の溶出を防止した後に飛灰を埋め立てる方法では、埋め立て後の灰中の塩類や重金属の溶出が問題になっており、最終処分場を逼迫させている。また、溶融処理では、飛灰を減容化させることができるが、溶融により飛灰が再度発生するという問題がある。さらに、セメントキルン処理では、埋め立て処分は行われないが、飛灰中の未反応消石灰や重金属を再利用・リサイクルすることができず、また飛灰も発生するという問題がある。
【０００６】
また、飛灰の水洗法では、飛灰の水洗の際に使用する用水や、水洗の際に発生する微量の重金属を含有する水洗水を中和するために使用する中和剤などのランニングコストの増加と、飛灰の水洗後に得られる残渣の活用方法が問題となる。
【０００７】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、飛灰の水洗に使用する用水のランニングコストの増加を防止することができる、飛灰の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、飛灰の水洗後に得られる水洗水を中和するために使用する中和剤のランニングコストの増加を防止することができる、飛灰の処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、飛灰の水洗後に得られる残渣を活用できる、飛灰の処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、塩素とカルシウムと重金属を含む飛灰を水洗して第１の残渣と第１の液に分離する第１の工程と、この第１の残渣を水洗して第２の残渣と第２の液に分離する第２の工程とからなり、第１の工程における水洗に第２工程で得られた第２の液を使用し、第２の工程における水洗に製錬所排水を使用する飛灰の処理方法により、飛灰の水洗に使用する用水のランニングコストの増加を防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明による飛灰の処理方法は、塩素とカルシウムと重金属を含む飛灰を水洗して第１の残渣と第１の液に分離する第１の工程と、この第１の残渣を水洗して第２の残渣と第２の液に分離する第２の工程と、第１の工程で得られた液を中和剤により中和して第３の残渣と第３の液に分離する第３の工程とからなり、第１の工程における水洗に第２の工程で得られた第２の液を使用し、第２の工程における水洗に製錬所排水を使用し、第３の工程における中和剤として製錬所工程内液を使用することを特徴とする。
【００１４】
上記の飛灰の処理方法において、第３の工程で得られた第３の残渣を製錬工程に使用するのが好ましい。また、第３の工程で得られた第３の液を活性炭で処理して排水処理するのが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１の処理工程図を参照して、本発明による飛灰の処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
まず、図１に示すように、飛灰を１次水洗した後、１次水洗残渣と１次水洗水に固液分離する。
【００１８】
次に、製錬所排水を使用して１次水洗残渣を２次水洗した後、さらに２次水洗残渣（回収消石灰）と２次水洗水に固液分離する。
【００１９】
この固液分離により得られた２次水洗水を飛灰の１次水洗に使用する。また、２次水洗残渣を製錬所または廃棄物処理工場において中和剤として使用する。すなわち、図２に示すように、酸性の製錬所工程内液（中和処理する前の排水の原液）を消石灰により中和して中和残渣を製錬工程で使用する場合において、この製錬所における中和に２次水洗残渣を使用する。
【００２０】
一方、１次水洗後に固液分離することにより得られた１次水洗水を製錬所工程内液（酸性液）で中和した後、中和残渣と中和後液に固液分離する。このようにして得られた中和残渣を製錬工程で使用する。また、中和後液をｐＨ調整した後、必要に応じて活性炭で処理し、排水処理する。
【００２１】
本発明による飛灰の処理方法の実施の形態では、製錬所で飛灰を処理する際に製錬所工程内液や排水を使用して飛灰の水洗や水洗水の中和を行うことによってランニングコストを下げ、且つ飛灰の水洗により得られた水洗残渣を製錬における中和剤として利用することによって飛灰中の未反応消石灰を再利用し、水洗残渣や水洗水の中和残渣を製錬工程で中和剤として使用したり製錬所の炉に戻すことによって重金属のリサイクルを図る。また、塩類が溶けている排水以外を全て製錬所または廃棄物処理工場において原料として使用することにより、排水以外の新たな廃棄物を発生させず且つ飛灰の埋め立て量を減らす３Ｒプロセス（Reduce, Reuse, Recycle）を構築する。
【００２２】
本発明による飛灰の処理方法の実施の形態は、飛灰を水洗し、飛灰中の未反応消石灰を回収し、製錬所または廃棄物処理工場の中和剤として使用することによって、排水以外の新たな廃棄物を発生させないプロセスである。この処理方法では、製錬工程内で発生する排水を飛灰の水洗に使用することによって、用水コストを削減する。また、飛灰の水洗の際に発生する微量の重金属を含有する水洗水の中和剤として、製錬工程内で発生する酸性の工程内液を使用することによって、薬剤コストを削減する。
【００２３】
本発明による飛灰の処理方法の実施の形態において対象とする飛灰は、一般廃棄物、産業廃棄物、シュレッダーダストなどを焼却した際に発生する塩酸ガスを消石灰で中和したものや、溶融炉やセメントキルンなどから発生する塩酸ガスを消石灰で中和したものを含み、焼却・溶融・熱処理などの際に発生する塩酸ガスを消石灰で中和することにより発生した全ての飛灰を含む。また、飛灰は、カルシウム、塩素の他、重金属として鉛、亜鉛、銅、カドミウムなどを含むものであり、カルシウムは塩化カルシウムまたは消石灰などでもよい。また、飛灰の水洗により、製錬において使用可能な回収消石灰中のＣｌの品位は１％以下になる。
【００２４】
本発明による飛灰の処理方法の実施の形態では、飛灰の水洗に使用する水として製錬所排水を使用することによって、製錬所の総排水量を増加させず且つ用水コストを削減する。飛灰の水洗のパルプ濃度と水洗段数は、水洗に使用可能な水の量と設備コストとの兼ね合いにより決定する。水洗を多段で行う場合は、後工程の水洗後に発生する水洗水を前段に使用することにより水の総使用量を削減する。
【００２５】
ここで、製錬所排水とは、製錬所の湿式処理工程から排出された工程排水に中和や濾過などの無害化処理を施した液であり、重金属類はほとんど含まず、カルシウム、塩素、鉛、亜鉛などをわずかに含む液である。一方、飛灰も塩素、鉛および亜鉛を含むので、飛灰と製錬所排水を混合しても特別な化学反応はなく、全く問題がない。さらに、この混合後に固液分離を行えば、飛灰の脱塩素効果がある他、製錬所排水からの金属も残渣に付加されて製錬所排水中の金属の回収にも寄与できる。
【００２６】
飛灰の水洗水のｐＨは１１程度の高アルカリであり且つＣｌ濃度は１５〜２０ｇ／Ｌ程度であるため、飛灰の水洗水にはＰｂやＺｎが数〜数十ｍｇ／Ｌ程度溶解する。これらのＰｂやＺｎを除去するために塩酸や硫酸などの酸により中和すると、発生する残渣が少ないため、凝集・沈降分離が困難になる。そのため、飛灰の水洗水を製錬所工程内液を使用して中和することにより、残渣の発生量を増加させて、凝集・沈降の改善を図り且つ中和剤の薬剤コストを削減する。この中和は、ｐH８．５〜１０．５で行い、ｐH９．５〜１０．５で行うのが好ましい。この範囲が、飛灰から溶出された鉛などを沈降（残渣）回収するのに適しているからである。
【００２７】
ここで、製錬所工程内液は、鉱石の酸による浸出後の液、電解製錬などに使用後の液、その他製錬所内から発生する廃酸液などをいい、主に酸性であり、硫酸を含み、ｐＨが２以下である。また、製錬所工程内液は、亜鉛、アルミニウム、鉄、カドミウムなどの重金属を含み、５〜６０ｇ／Ｌの亜鉛と０〜１５ｇ／Ｌのアルミニウムと５ｍｇ／Ｌ〜１０ｇ／Ｌの鉄を含み且つ亜鉛とアルミニウムと鉄の合計が０．４ｇ／Ｌ以上であるのが好ましい。０．４ｇ／Ｌ以下では、本発明による飛灰の処理方法における工程内液の使用量が多く、コスト増となる可能性があるからである。
【００２８】
また、飛灰の水洗により水洗水中のＣＯＤが排水基準を超えることが想定されるような場合には、活性炭を併用することが望ましい。
【００２９】
水洗残渣は、製錬所や排水処理工場において中和剤として使用することができるが、製錬所において使用する方が、水洗残渣中の重金属も製錬工程においてリサイクルされるので望ましい。
【００３０】
中和残渣は、製錬所工程内液に由来するＺｎやＦｅなどを多く含有するため、水洗などにより付着の塩類を除去した後、製錬所工程に戻すことにより、これらの有価重金属をリサイクルすることができる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明による飛灰の処理方法の実施例について詳細に説明する。
【００３２】
［実施例１］
まず、一般廃棄物からの飛灰（Ｃａ３１．３％、Ｃｌ１０．９％、Ｐｂ１，１９７ｍｇ／ｋｇ、Ｚｎ４，４３３ｍｇ／ｋｇ、Ｃｕ５３５ｍｇ／ｋｇ、Ｃｄ６６ｍｇ／ｋｇ）と、 製錬所排水（Ｃａ０．４７ｇ／Ｌ、Ｃｌ０．４４ｇ／Ｌ、Ｐｂ＜０．０５ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ１．１６ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ＜０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌ）を用意した。
【００３３】
次に、上記の飛灰１ｋｇを２０Ｌのバケツに入れ、これに上記の製錬所排水を加えて１０Ｌになるようにし、攪拌機で３０分間攪拌して１次水洗を行った後、加圧濾過機により１次水洗残渣と１次水洗水に固液分離した。この固液分離により得られた１次水洗水は、Ｃａ４．９９ｇ／Ｌ、Ｃｌ１２．８４ｇ／Ｌ、Ｐｂ２７．８ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ４．４９ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ０．１９ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌを含む水であった。
【００３４】
次に、上記の固液分離により得られた１次水洗残渣に上記の製錬所排水を加えて、攪拌機で３０分間攪拌して２次水洗を行った後、加圧濾過機により２次水洗残渣（回収消石灰）と２次水洗水に固液分離した。この固液分離により得られた２次水洗残渣は、Ｃａ３２．２％、Ｃｌ０．３０％、Ｐｂ９９８ｍｇ／ｋｇ、Ｚｎ５，７００ｍｇ／ｋｇ、Ｃｕ６６８ｍｇ／ｋｇ、Ｃｄ８２ｍｇ／ｋｇを含み、Ｃｌ品位１％以下の回収消石灰であった。また、２次水洗水は、Ｃａ１．２１ｇ／Ｌ、Ｃｌ１．５８ｇ／Ｌ、Ｐｂ１４．６ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ１．０ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ０．１３ｍｇ／Ｌを含み、１次水洗に使用可能な水洗水であった。
【００３５】
また、製錬所工程内液（Ｃａ０．７０ｇ／Ｌ、Ｃｌ０．６６ｇ／Ｌ、Ｐｂ＜０．０５ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ１９．１２ｇ／Ｌ、Ｃｕ０．０５ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｆｅ６．８ｇ／Ｌ、Ａｌ１０．２ｇ／Ｌ）を用意し、この製錬所工程内液を上記の１次水洗水（ｐＨ＝１２．３）に攪拌しながら添加して、３０分間ｐＨ＝１０．０を保持するように調整した後、加圧濾過機により中和残渣と中和後液に固液分離した。この固液分離により得られた中和残渣は、Ｃａ２０．６％、Ｃｌ１．０％、Ｐｂ３，７２６ｍｇ／ｋｇ、Ｚｎ４．９０％、Ｃｕ６０ｍｇ／ｋｇ、Ｃｄ１．１ｍｇ／ｋｇを含んでいた。また、中和後液は、Ｃａ３．３９ｇ／Ｌ、Ｃｌ１２．１ｇ／Ｌ、Ｐｂ０．０６ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ０．５７ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ８．７ｍｇ／Ｌを含む液であった。
【００３６】
次に、上記の固液分離により得られた中和後液を３．５％塩酸でｐＨ＝７に調整した後、活性炭にＳＶ＝２．５で通液して活性炭処理を行った。この活性炭処理後の液は、Ｃａ３．３９ｇ／Ｌ、Ｃｌ１２．１ｇ／Ｌ、Ｐｂ＜０．０５ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ０．４９ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ３．３ｍｇ／Ｌを含む液であった。
【００３７】
一方、上記の固液分離により得られた中和残渣を１０倍量の水で水洗し、固液分離したところ、Ｃｌ０．５％になり、製錬工程に供給可能なＣｌ＜１％になった。
【００３８】
［実施例２］
まず、産業廃棄物からの飛灰（Ｃａ２３．４％、Ｃｌ１６．５％、Ｐｂ１，５８６７ｍｇ／ｋｇ、Ｚｎ３，５００ｍｇ／ｋｇ、Ｃｕ７８４ｍｇ／ｋｇ、Ｃｄ１７ｍｇ／ｋｇ）と、 製錬所排水（Ｃａ０．４８ｇ／Ｌ、Ｃｌ０．５１ｇ／Ｌ、Ｐｂ＜０．０５ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ１．１ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ＜０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌ）を用意した。
【００３９】
次に、上記の飛灰１ｋｇを２０Ｌのバケツに入れ、これに上記の製錬所排水を加えて１０Ｌになるようにし、攪拌機で３０分間攪拌して１次水洗を行った後、加圧濾過機により１次水洗残渣と１次水洗水に固液分離した。この固液分離により得られた１次水洗水は、Ｃａ１．８３ｇ／Ｌ、Ｃｌ１６．２ｇ／Ｌ、Ｐｂ３７．９ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ０．３９ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ０．６３ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌを含む水であった。
【００４０】
次に、上記の固液分離により得られた１次水洗残渣に上記の製錬所排水を加えて、攪拌機で３０分間攪拌して２次水洗を行った後、加圧濾過機により２次水洗残渣（回収消石灰）と２次水洗水に固液分離した。この固液分離により得られた２次水洗残渣は、Ｃａ３２．５％、Ｃｌ０．１０％、Ｐｂ１，５７７ｍｇ／ｋｇ、Ｚｎ５，２２０ｍｇ／ｋｇ、Ｃｕ１，１０８ｍｇ／ｋｇ、Ｃｄ１９ｍｇ／ｋｇを含み、Ｃｌ品位１％以下の回収消石灰であった。また、２次水洗水は、Ｃａ１．０６ｇ／Ｌ、Ｃｌ１．６２ｇ／Ｌ、Ｐｂ３４．９ｍｇ／Ｌ、Zｎ１．９０ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ０．４５ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌを含み、１次水洗に使用可能な水洗水であった。
【００４１】
また、製錬所工程内液（Ｃａ０．６８ｇ／Ｌ、Ｃｌ０．４５ｇ／Ｌ、Ｐｂ＜０．０５ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ２０．５ｇ／Ｌ、Ｃｕ０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｆｅ６．８ｇ／Ｌ、Ａｌ１０．２ｇ／Ｌ）を用意し、この製錬所工程内液を上記の１次水洗水（ｐＨ＝１２．３）に攪拌しながら添加して、３０分間ｐＨ＝１０．０を保持するように調整した後、加圧濾過機により中和残渣と中和後液に固液分離した。この固液分離により得られた中和残渣は、Ｃａ１２．７％、Ｃｌ３．０６％、Ｐｂ７，３０６ｍｇ／ｋｇ、Ｚｎ１０６，６２０％、Ｃｕ１７４ｍｇ／ｋｇ、Ｃｄ１．９１ｍｇ／ｋｇを含んでいた。また、中和後液は、Ｃａ１．１１ｇ／Ｌ、Ｃｌ５．６ｇ／Ｌ、Ｐｂ＜０．０５ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ０．８６ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ５ｍｇ／Ｌを含む液であった。
【００４２】
次に、上記の固液分離により得られた中和後液を３．５％塩酸でｐＨ＝７に調整した後、活性炭にＳＶ＝２．５で通液して活性炭処理を行った。この活性炭処理後の液は、Ｃａ１．２２ｇ／Ｌ、Ｃｌ１２．４５ｇ／Ｌ、Ｐｂ＜０．０５ｍｇ／Ｌ、Ｚｎ０．２７ｍｇ／Ｌ、Ｃｕ＜０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｃｄ＜０．０１ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ２ｍｇ／Ｌを含む液であった。
【００４３】
一方、上記の固液分離により得られた中和残渣を３０倍量の水で水洗し、固液分離したところ、製錬工程に供給可能なＣｌ＜１％になった。
【００４４】
［実施例３］
まず、一般廃棄物から得られた飛灰７００ｇを１０Lビーカーに入れ、７Lの製錬所排水を添加し、攪拌機で攪拌して１次水洗を行った後、加圧濾過機により１次水洗残渣と１次水洗水に固液分離した。次に、この固液分離により得られた１次水洗残渣を再度１０Lビーカーに入れ、７Lの製錬所排水を添加し、攪拌機で攪拌して２次水洗を行った後、加圧濾過機により２次水洗残渣と２次水洗水に固液分離した。この固液分離により得られた濾液（２次水洗水）の分析値を表１の繰り返し回数１回目に示す。
【００４５】
また、上記の２次水洗水を上記の飛灰の１次水洗に使用した後、上記と同様の２次水洗を行い、加圧濾過機により２次水洗残渣と２次水洗水に固液分離した。この固液分離により得られた濾液（２次水洗水）の分析値を表１の繰り返し回数２回目に示す。
【００４６】
表１に示すように、１回目と２回目の各元素の濃度に大きな差は見られず、２次水洗水を繰り返し使用できることがわかった。
【００４７】
また、産業廃棄物から得られた飛灰についても同様の操作を行ったところ、表１に示すように、同様に２次水洗水を繰り返し使用できることがわかった。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、飛灰の処理において、飛灰の水洗に使用する用水や、飛灰の水洗後に得られる水洗水を中和するために使用する中和剤のランニングコストの増加を防止することができ、飛灰の水洗後に得られる残渣を活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による飛灰の処理方法の実施の形態を示す処理工程図。
【図２】本発明による飛灰の処理方法により得られた２次水洗残渣を製錬所において中和剤として使用する工程を示す処理工程図。

Claims (3)

1. 塩素とカルシウムと重金属を含む飛灰を水洗して第１の残渣と第１の液に分離する第１の工程と、この第１の残渣を水洗して第２の残渣と第２の液に分離する第２の工程と、前記第１の工程で得られた第１の液を中和剤により中和して第３の残渣と第３の液に分離する第３の工程とからなり、前記第１の工程における水洗に前記第２の工程で得られた第２の液を使用し、前記第２の工程における水洗に製錬所排水を使用し、前記第３の工程における前記中和剤として製錬所工程内液を使用することを特徴とする、飛灰の処理方法。
2. 前記第３の工程で得られた第３の残渣を製錬工程に使用することを特徴とする、請求項１に記載の飛灰の処理方法。
3. 前記第３の工程で得られた第３の液を活性炭で処理して排水処理することを特徴とする、請求項１に記載の飛灰の処理方法。

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