JP4777025B2 - 硫酸含有油性廃棄物の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
一方、最近、不法投棄が問題となっている硫酸含有油性廃棄物は、灯油やA重油を原料として軽油を不正に製造した場合に副産物として発生するものが主である。これらの不法投棄物は、含有する硫酸により容器が損傷し、この容器内の硫酸含有油性廃棄物が外に流出して周辺の土壌を汚染したり、あるいは、地下に浸透して地下水等を汚染する等の問題が生じる虞がある。
まず、第1の処理方法としては、硫酸ピッチを極性のある有機系の溶剤及びアルカリ金属の水酸化物の水溶液等に溶解または分散させ、得られた溶液または分散液を燃焼処理する方法が提案されている(特許文献1、2)。
また、上記の溶液または分散液中に中和剤を投入して残余の硫酸を中和処理し、得られた中和物中の油分及びタール分を焼却処理する方法も提案されている(特許文献1、3)。
また、硫酸ピッチの固形分を発煙硫酸を用いて溶解し、この溶解液を中和処理することなく焙焼処理する方法も提案されている(特許文献4)。
また、中和剤を投入して残余の硫酸を中和処理する場合には、中和剤を用いた分、さらに高コストの処理となるという問題点があった。
また、発煙硫酸を用いて硫酸ピッチの固形分を溶解する場合には、強酸である発煙硫酸を用いている分、取扱に一層の注意が必要となり、また、発煙硫酸を用いることでさらに高コストの処理となるという問題点があった。
この様に、従来の第1の処理方法では、溶液の状態のものを燃焼処理するので、燃焼処理する手段を、燃料をセメント焼成設備の高温部に噴出させるバーナーと共用することで、燃焼処理コストを低く抑えることができる。しかしながら、溶液の種類によっては発熱量が殆ど無いものもあることから、硫酸含有油性廃棄物を溶解した溶液の発熱量が10000kJ/kg(≒2400kcal/kg)以下となる場合も多々あり、硫酸含有油性廃棄物の熱分解により生じる熱エネルギー及び硫黄成分を資源として有効利用することが難しい場合があった。
その理由は、硫酸ピッチを固化する際に燃焼性に劣る固化剤及び処理剤を混合しているので、混合により得られた粒状物または塊状物は、硫酸ピッチ自体より発熱量が低いものとなるからである。
また、得られた中和処理物を粒状化した後に微粉砕して、粒径が75μm以下の粉体の累積百分率が50重量%以上の微粉砕物とし、その後、この微粉砕物を造粒して、平均粒径が2mm以上かつ5mm以下の造粒物とすることにより、得られた造粒物のハンドリング性が向上する。
また、得られた造粒物をセメント焼成設備の800℃以上の高温部に投入して燃焼処理することにより、硫酸含有油性廃棄物及びカルシウム系中和剤に含まれる無機成分をセメント原料として有効利用し、硫酸含有油性廃棄物の再資源化が図られる。
この処理方法では、硫酸含有油性廃棄物中の硫酸の含有量を中和滴定法により求めた後、この硫酸含有油性廃棄物に中和するのに必要な量以上のカルシウム系中和剤を加え、この硫酸含有油性廃棄物を中和することにより、得られた中和処理物は確実に中性を呈するものとなり、安全性がさらに高まる。
硫酸含有油性廃棄物を30℃以上かつ80℃以下に加熱することにより、硫酸含有油性廃棄物の流動性が確保され、カルシウム系中和剤との反応が促進される。
硫酸含有油性廃棄物に水および/または溶剤を添加することにより、硫酸含有油性廃棄物の流動性がさらに確保され、硫酸含有油性廃棄物とカルシウム系中和剤との反応がさらに促進される。
また、セメント焼成設備では、硫酸含有油性廃棄物の中和処理物をセメント原料及び焼成時の燃料として有効利用され、硫酸含有油性廃棄物の再資源化が図られる。
また、得られた中和処理物を粒状化した後に微粉砕し、その後造粒するので、得られた造粒物はハンドリング性に優れたものとなり、セメント焼成設備に直接投入可能な状態に改質することができる。
また、酸化硫黄(SOx)等はセメント焼成設備内にてセメント粉末原料により脱硫され、外部へ排出する虞もない。
以上により、硫酸含有油性廃棄物を安全に大量処理することができ、この硫酸含有油性廃棄物に含まれる成分を熱エネルギーやセメントクリンカ原料として有効利用することができ、しかも、セメント焼成設備の操業に影響を及ぼす虞もない。
また、硫酸含有油性廃棄物の中和処理物をセメント原料及び焼成時の燃料として有効利用することができ、硫酸含有油性廃棄物の再資源化を図ることができる。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
図において、1はセメント原料を乾燥・粉砕する原料ミル、2はセメント原料粉を分離するサイクロン、3はセメント原料貯蔵庫、4はロータリーキルン(セメント焼成設備)、5はクリンカクーラ、6は仮焼炉、7は複数段のサイクロン7a〜7dからなるサスペンションプレヒータ、8は仮焼炉6の2次ダクト、9は電気集塵機、10は排気煙突、11a、11bはバーナー、12はクーラ排気ライン、13はセメント原料供給ライン、14はセメント原料粉供給ライン、15はセメントクリンカ搬送ラインである。
この製造設備では、ロータリーキルン4と仮焼炉6とによりセメント焼成設備が構成されている。
この粒状化装置23では、中和処理された半液状又はペースト状の中和処理物が投入され、粒状化処理されるので、この中和処理物が投入される部分の内面は、中和処理物により腐食されることの無いよう、ステンレススチール等の耐腐食性に優れた材料により構成されている。
また、この粒状化装置23には、中和処理物を加熱することで内部に含まれる水分や揮発性有機物等を取り除くために、この中和処理物を所定の温度、例えば30〜80℃に加熱・保持するヒータ(図示略)が内蔵されている。
目標として粒径5〜30mmの粒状物を得ることができるよう、カルシウム系中和剤の添加量と品種を選択する。
造粒装置27は、ホッパ26より計量・送出された中和処理物の粉砕物に水33を加え、平均粒径2〜5mmの造粒物とする。
造粒装置27は、例えば、パン形やドラム形等各種あるが、所定の粒径に造粒できるものであれば機種は問わない。
ここでは、パン形造粒機(この形式の造粒機をペレタイザと称す)を用いた。このパン形造粒機の造粒物の粒径及び造粒量は、パンの回転速度、中和処理物の粉砕物の供給量、及び加える水33の量を制御して調整することができる。
この投入ライン29に送出された造粒物は、バーナー11a、11bのいずれか一方、または双方を介してセメント焼成設備の800℃以上の高温部に助燃材として投入(噴出)され、燃焼処理される。
なお、これら粉砕機25〜投入ライン29の中和処理物に接触する部分は、中和処理物により腐食されることの無いよう、ステンレススチール等の耐腐食性に優れた材料により構成されている。
また、バーナー11a、11bは、既存の重油用バーナー、石炭用バーナー、再生油用バーナー等に中和処理物の造粒物からなる助燃材を噴出する構造を付加してもよく、単独のバーナーを設けて噴出してもよい。
また、中和処理槽22に粒状化装置23の機能を付加した構成とすれば、特に粒状化装置23を設ける必要はない。
さらに、この処理装置21を、例えば、石油精製設備の硫酸ピッチ貯蔵場所に設置して石油精製設備から排出される硫酸ピッチを中和・粒状化し、得られた粒状の中和処理物をセメント製造設備に搬送する構成としてもよい。
ここで処理される硫酸含有油性廃棄物とは、石油精製過程で排出されるものの他、違法な軽油製造により発生したもの、不法投棄されたもの、これらの硫酸ピッチが混入した土壌、廃油に硫酸または廃硫酸が加えられたものも含まれる。
カルシウム系中和剤としては、カルシウムを含むアルカリ性物質を含有したものが好ましく、カルシウムを含むアルカリ性物質としては、石灰石、消石灰、生石灰、セメント、セメント焼成原料、セメント原料ダスト、セメントクリンカ粉、セメントコンクリートスラッジ、セメントコンクリート塊状物、セメントコンクリート微粉末、コンクリート廃材、コンクリート廃材微粉末(コンクリート廃材から再生骨材回収時に発生する微粉末)、スラグの群から選択された1種または2種以上が好ましい。
より具体的には、例えば、石灰石粉末、セメント、コンクリート廃材微粉末を重量比で2:1:1の割合で混合したもの等が挙げられる。
これにより、中和処理物のpH(水素イオン濃度)は、中和前の硫酸含有油性廃棄物の状態ではpHが1程度であったものが、中和後には4〜12程度にまで上昇し、弱酸性、中性もしくはアルカリ性を呈することとなる。
ここでは、中和滴定法により求めたカルシウム系中和剤の必要量の1.5倍量を硫酸含有油性廃棄物に混合し、中和した。
また、この硫酸含有油性廃棄物に水または有機溶剤を添加し、この硫酸含有油性廃棄物の粘性を低下させておいてもよい。
また、油分吸着・ハンドリング性の改善等のために、カルシウム系中和剤を添加する際に、木屑や木粉等の木質バイオマス粉を添加してもよい。
その理由は、カルシウム系中和剤の添加量が少ない場合、得られた中和処理物が酸性になり、これと接する処理装置21の金属部分が腐食し易くなるからである。したがって、硫酸含有油性廃棄物を完全に中和せずに弱酸性のままでセメント原料・燃料化を行った場合、輸送装置や保管庫、粒状化装置、粉砕機、造粒装置、セメント焼成装置等にトラブルが生じ易くなる。
この粒状化装置23にはヒータが内蔵されているので、中和処理物を所定の温度、例えば30〜80℃に加熱することにより、中和処理物中の油分及びタール分の流動性を確保することができる。また、中和処理物の内部に含まれる水分や揮発性有機物等の一部が蒸発(あるいは揮発)して散逸し、もしくは、過剰の中和剤に反応(あるいは吸着)し、半固形状の中和処理物となる。この半固体状の中和処理物は、粒状化されて、例えば、粒径1〜20mmの粒子となる。
また、中和処理物に礫や砂のような異物が含まれていた場合であっても、粉砕機により粉末となるまで粉砕処理するので、土壌中に埋設されていた硫酸含有油性廃棄物を最初の原料として中和処理して燃料化することも可能である。
ここで粉砕機25として竪型ミルを用いた場合、所定の粒度の調整は、ホッパ24から竪型ミルへの送出量、竪型ミルの粉砕ローラの緊張圧力、通風量(多くの場合、ミル差圧で代替表示)及び内蔵された分級器のガイドベーン開度等を調整することにより行うことができる。
ここで、造粒装置27としてパン形造粒機を用いた場合、水33の添加量は、微粉砕物100重量部に対して10〜30重量部が好ましく、さらに好ましくは10〜15重量部である。
また、造粒された粒子(造粒物)の平均粒径を所定の範囲に制御するには、微粉砕物の粒度、水の添加量、パンの回転速度等を調整すればよい。
この方法では、セメント焼成設備の操業に影響を及ぼすことなく処理することができる。
また、造粒された中和処理物の粒子の投入位置を、セメント焼成設備の800℃以上の高温部としたので、中和処理物に含まれる油分は完全に燃焼して分解し、この燃焼の際に残った残渣と硫黄分は予熱装置で加熱されたセメント原料中に取り込まれ、ロータリーキルン4内で燃焼され、セメントクリンカとなる。したがって、中和処理物の燃焼に伴って煤塵や有害物質が排出されることは無い。
また、同時に、最上段サイクロン7aの温度が320〜400℃程度であり、かつ、酸素濃度が3〜6%であることを考慮すると、硫酸ピッチ等の硫酸含有油性廃棄物が不完全燃焼し、これに伴い発生する炭化物が排ガス中に含まれる結果、電気集塵機等の集塵装置の集塵効率を低下させ、煤塵等が外部に排出される虞がある。さらに、硫酸ピッチ等の硫酸含有油性廃棄物の不完全燃焼により、ダイオキシン等の有害物質が発生する虞もある。
また、得られた中和処理物を粉砕し造粒するので、ハンドリング性に優れたものとすることができ、セメント焼成設備に直接投入可能な状態に改質することができる。
また、酸化硫黄(SOx)等はセメント焼成設備にてセメント粉末原料により脱硫されるので、外部へ排出する虞がなくなり、環境への負荷もない。
また、造粒された中和処理物の造粒物をセメント焼成設備の800℃以上の高温部に投入することとしたので、硫酸含有油性廃棄物をセメント原料及び焼成時の燃料として有効利用することができ、硫酸含有油性廃棄物の再資源化を図ることができる。
2 サイクロン
3 セメント原料貯蔵庫
4 ロータリーキルン
5 クリンカクーラ
6 仮焼炉
7 サスペンションプレヒータ
7a〜7d サイクロン
8 2次ダクト
9 電気集塵機
10 排気煙突
11a、11b バーナー
13 セメント原料供給ライン
14 セメント原料粉供給ライン
15 セメントクリンカ搬送ライン
21 硫酸含有油性廃棄物の処理装置
22 中和処理槽
23 粒状化装置
24 ホッパ
25 粉砕機
26 ホッパ
27 造粒装置
28 ホッパ
29 投入ライン
31 硫酸含有油性廃棄物
32 カルシウム系中和剤
33 水
Claims (7)
- 硫酸含有油性廃棄物をセメント焼成設備を用いて燃焼処理する方法であって、
前記硫酸含有油性廃棄物を、石灰石、消石灰、生石灰、セメント、セメント焼成原料、セメント原料ダスト、セメントクリンカ粉、セメントコンクリートスラッジ、セメントコンクリート塊状物、セメントコンクリート微粉末、コンクリート廃材、コンクリート廃材微粉末、スラグの群から選択された1種または2種以上からなるカルシウム系中和剤にて中和処理する中和処理工程と、
得られた中和処理物を粒状化する粒状化工程と、
この粒状化された中和処理物を微粉砕し、粒径が75μm以下の粉体の累積百分率が50重量%以上の微粉砕物とする微粉砕工程と、
この微粉砕物を造粒して、平均粒径が2mm以上かつ5mm以下の造粒物とする造粒工程と、
得られた造粒物を前記セメント焼成設備の800℃以上の高温部に投入して燃焼処理する燃焼処理工程と、
を備えてなることを特徴とする硫酸含有油性廃棄物の処理方法。 - 前記中和処理工程は、前記硫酸含有油性廃棄物中の硫酸の含有量を中和滴定法により求め、次いで、この硫酸を中和するのに必要な量以上の前記カルシウム系中和剤を前記硫酸含有油性廃棄物に加え、この硫酸含有油性廃棄物を中和することを特徴とする請求項1記載の硫酸含有油性廃棄物の処理方法。
- 前記中和処理工程の前に、前記硫酸含有油性廃棄物を30℃以上かつ80℃以下に加熱することを特徴とする請求項1または2記載の硫酸含有油性廃棄物の処理方法。
- 前記中和処理工程の前に、前記硫酸含有油性廃棄物に水および/または溶剤を添加することを特徴とする請求項1、2または3記載の硫酸含有油性廃棄物の処理方法。
- 前記造粒工程は、前記微粉砕物100重量部に対して水を10重量%以上かつ30重量%以下添加して造粒することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の硫酸含有油性廃棄物の処理方法。
- 硫酸含有油性廃棄物をセメント焼成設備を用いて燃焼処理する装置であって、
前記硫酸含有油性廃棄物を、石灰石、消石灰、生石灰、セメント、セメント焼成原料、セメント原料ダスト、セメントクリンカ粉、セメントコンクリートスラッジ、セメントコンクリート塊状物、セメントコンクリート微粉末、コンクリート廃材、コンクリート廃材微粉末、スラグの群から選択された1種または2種以上からなるカルシウム系中和剤にて中和処理する中和処理手段と、
得られた中和処理物を粒状化する粒状化手段と、
この粒状化された中和処理物を微粉砕し、粒径が75μm以下の粉体の累積百分率が50重量%以上の微粉砕物とする粉砕手段と、
この微粉砕物を造粒して、平均粒径が2mm以上かつ5mm以下の造粒物とする造粒手段と、
得られた造粒物を前記セメント焼成設備の800℃以上の高温部に投入する投入手段と、
を備えてなることを特徴とする硫酸含有油性廃棄物の処理装置。 - 前記中和処理手段は、前記硫酸含有油性廃棄物を貯留しカルシウム系中和剤にて中和処理する中和処理槽と、この中和処理槽に貯留される前記硫酸含有油性廃棄物を30℃以上かつ80℃以下に加熱する加熱手段とを備えてなることを特徴とする請求項6記載の硫酸含有油性廃棄物の処理装置。
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