JP4820776B2 - 被処理灰の重金属類を分離する方法及び装置 - Google Patents
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特に、焼却灰由来の資源化物である溶融スラグの重金属類に関しては、従来の溶出基準に加えて、各自治体によって含有量基準が新たに設定されたため、溶融スラグを有効利用するためにも重金属類を含有する物質を無害化する方法が求められている。
特許文献2によれば、塩素含有物質を加熱炉の被処理物移送方向の中流部から下流部の何れかの位置より導入し、排ガスを上流部より排出してガス流の向流流れを形成し、重金属類を含有する被処理物を塩素含有物質からの塩素分を含む塩素系排ガスと向流接触させて塩化物化を行っている。塩素系排ガスと被処理物とを向流接触させ、該被処理物の移送方向上流側で重金属類を塩化物化し、下流側で該塩化物化した重金属類を揮散処理することにより効率良く酸化物等の金属類を塩化物化でき、重金属類の除去効率を向上させることができる。さらに、加熱炉としてロータリーキルンを採用し、該ロータリーキルンの温度勾配を利用することにより、一つの装置で塩化物化と揮散処理という一連の処理を同時に実施可能である。
ここでの塩素含有物質とは、塩素ガス、塩化水素ガス等の気体、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の塩素系溶剤、若しくは固体の塩素ガス発生物質等が挙げられる。また、塩素含有物質は被処理物から揮発した塩素分を含む塩素系排ガスであり、加熱炉から排出される塩素系排ガスの少なくとも一部を該加熱炉に戻して循環させている。
また、特許文献2に開示された発明では、被処理物に含まれる重金属類と塩素系ガスが十分に接触し効率よく重金属類の塩化物化が行われ、重金属類の除去効率を高く維持して処理後の重金属類の残留を最小限に抑えることができるものではあるが、塩素分を含む塩素系排ガスを用いて塩化物化を行っているため、特許文献1と同様に塩素系排ガスから一定の塩素濃度が得られない。
また、灰の飛散対策が提案されていないことにより、焙焼炉内で灰同士が接触したり、焙焼炉内壁と接触したりすることによって発生する、粉末状の焙焼灰が成形される惧れがある。この粉末状の焙焼灰は、土壌改質材などへのリサイクルが困難であるため、リサイクル可能な粒状の焙焼灰を成形することが求められている。
また、重金属類を含む汚染土壌、焼却灰や飛灰である被処理灰を焙焼炉により高温処理し前記重金属類を除去する被処理灰の重金属類を分離する方法において、前記被処理灰を前記焙焼炉に投入する前に、前記焙焼炉内で溶融する金属塩化物を該被処理灰に添加し、該被処理灰を金属塩化物と混合した後、焙焼炉で混合物を加熱し、溶融された金属塩化物が前記被処理灰と固着して粒状の焙焼灰が成形され、前記焙焼灰に含まれる粗大物を該焙焼灰から篩い分け、前記粗大物の篩い分けによる篩に残存する状態を監視して、該篩い分けによる篩に残存する量に応じて、粗大物量を減少させるように前記金属塩化物の添加量を制御することを特徴とする。
このように、焙焼炉内で溶融する金属塩化物を被処理灰に添加することにより、焙焼炉内で溶融された金属塩化物が被処理灰と接触して固着するので、粒状の焙焼灰が多く成形される。よって、粉末状の焙焼灰の形成が抑制される。
そして、焙焼灰から予め定めた目標粒径範囲よりも大きい粗大物を篩い分けて、粗大物の発生を確認することにより、金属塩化物を過剰に添加することによって成形される粗大物を発生させないように、金属塩化物の添加量を制御することが可能となる。
このように、造粒剤として金属塩化物を用いることにより、金属塩化物に含まれる塩素分で被処理灰に含まれる重金属類を塩化物化させるとともに揮散させて分離除去することができ、造粒させるとともに被処理灰を効果的に無害化することができる。
塩酸を含む塩素含有液を添加することにより、金属塩化物の添加による造粒効果だけでなく、水分が高くなることによる造粒効果も期待できる。また、被処理灰に含まれる重金属類を効率よく塩化物化させるとともに揮散させて分離除去することができる。
また、重金属類を含む汚染土壌、焼却灰や飛灰である被処理灰を焙焼炉へ投入する投入手段と、該被処理灰を高温処理する焙焼炉とからなる前記重金属類を除去する被処理灰の重金属類を分離する装置において、前記投入手段の投入方向上流側に、焙焼炉内で溶融する金属塩化物を添加して該被処理灰と混合する混合手段と、前記焙焼炉内で金属塩化物が前記被処理灰と固着して粒状の焙焼灰が成形される造粒手段とを設け、前記篩手段前での粗大物の残存する量若しくは前記篩手段に残存する粗大物の量を監視する監視モニタと、該監視モニタの画像を処理する画像処理手段を備え、篩前での粗大物の残存する量若しくは前記篩手段に残存する粗大物の量に応じて粗大物量を減少させるように前記金属塩化物の添加量の制御を行う添加量制御手段を設けたことを特徴とする。
また、前記混合手段で添加される金属塩化物が、前記被処理灰に含まれる重金属類を塩化物化させるとともに加熱揮散させて分離除去することを特徴とする。
このようにしてダンパ開度を調整することにより、容易に粗大物の成形を減少させることができる。
これにより、上記した方法発明と同様の効果を得ることができる。なお、以上述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、造粒剤として金属塩化物を用いることにより、金属塩化物に含まれる塩素分で被処理灰に含まれる重金属類を塩化物化させるとともに揮散させて分離除去することができ、造粒させるとともに被処理灰を効果的に無害化することができる。
さらに、篩前での粗大物の状態の目視確認や、焙焼灰から予め定めた目標粒径範囲よりも大きい粗大物を篩い分けて、粗大物の発生を重量や目視によって確認することにより、金属塩化物を過剰に添加することによって成形される粗大物を発生させないように、金属塩化物の添加量を制御することが可能となる。
また本発明によれば、塩酸を含む塩素含有液を添加することにより、金属塩化物の添加による造粒効果だけでなく、水分が高くなることによる造粒効果も期待できる。また、被処理灰に含まれる重金属類を効率よく塩化物化させるとともに揮散させて分離除去することができる。
さらにまた、焙焼炉から排出される焙焼灰に含まれる重金属濃度を検知することにより、被処理灰に含まれる重金属類の低減性能を確認することができるので、焙焼灰に含まれる重金属濃度に応じて金属塩化物若しくは塩酸を含む塩素含有液の添加量を制御し、被処理灰に含まれる重金属類の残留を最小限に抑えて被処理灰を無害化することが可能となる。
図1は本実施例1に係る被処理灰の無害化処理装置を具備した灰処理システムの全体構成図、図2は本実施例1に係る被処理灰の無害化処理装置の構成図、図3は本実施例2に係る被処理灰の無害化処理装置を具備した灰処理システムの全体構成図、図4は本実施例3に係る被処理灰の無害化処理装置を具備した灰処理システムの全体構成図である。
なお、本実施例はPb、Zn、As、Cd、Cr、Se、Hg、Sb、Cuなどの重金属類を有害物質として分離除去する技術である。また原料となる被処理灰には、例えば汚染土壌、焼却灰、飛灰等が挙げられるが、特に本実施例では一例として焼却灰の無害化処理について説明する。
このように、原料となる被処理灰に塩素分を含むものを選定することで、焙焼過程で被処理灰に含まれる重金属類が塩化物化して揮散するため、焙焼灰を造粒させるとともに、被処理灰中の重金属類を低減させる効果が期待できる。また、これらの添加物は単独もしくは複数組み合わせて用いることが可能である。
図1に示した灰処理システムは、焼却設備より排出された焼却灰を無害化処理するシステムであり、焼却灰30を貯留し金属塩化物38を混合させる混合ホッパ23と、焼却灰30中に含まれる重金属類を分離除去するロータリーキルン10と、該ロータリーキルン10より排出される排ガス36を処理する排ガス処理設備21と、から構成される。
金属塩化物38の添加の後、混合ホッパ23で焼却灰30は攪拌混合され、ロータリーキルン10へ移送される。ロータリーキルン10へ移送された後、焙焼灰35として排出される。なお、ロータリーキルン10より排出される排ガス36は、排ガス処理設備21に送られ処理される。
このようにして、焼却灰30と金属塩化物38が混合された被処理物31をロータリーキルン10で加熱することにより、金属塩化物38が溶融されて焼却灰30と接触して固着し、粒を成形することができる。また、金属塩化物38に含まれる塩素分により重金属類を塩化物化した後、揮散して分離除去することができるので、灰排出口15から排出され灰冷却装置16で冷却されて排出される焙焼灰35は、粒状であり、無害化されて排出される。
実施例2に係る灰処理システムは、実施例1と同様に、焼却設備より排出された焼却灰を無害化処理するシステムであり、焼却灰30を貯留し金属塩化物38を混合させる混合ホッパ23と、焼却灰30中に含まれる重金属類を分離除去するロータリーキルン10と、該ロータリーキルン10より排出される排ガス36を処理する排ガス処理設備21と、から構成される。なお、図示しないが、塩酸を含む液状物質を添加する場合は、混合ホッパ23前後流部のコンベアなどの搬送機上の焼却灰30若しくは混合ホッパ23へ貯留された焼却灰30に噴霧して添加する。
ここで焙焼灰35の目標粒径範囲は、略0.6〜20mmと設定することが好ましい。この目標粒径範囲よりも大きい場合は粗大物として篩い分けられ除去される。また、目標粒径範囲よりも小さい場合は、粉末状であり資源として再利用することが困難であるので除去される。
このとき、目標粒径範囲よりも大である焙焼灰35中の粗大物は、篩61によって篩い分けられ、篩61前での粗大物や篩61に残存する粗大物は監視モニタ67及び画像処理手段62を用いて目視確認される。粗大物が篩61の前段や篩61で顕著に残存することが確認されたら、ダンパ66を締めて、金属塩化物38の添加量を調整し、粗大物量を減少させるようにする。
上記したような重量計64による計測や篩61前での粗大物監視若しくは篩61上に残存する粗大物の画像処理による監視は、粗大物の検知方法として好適に用いられ、単独若しくは組み合わせて用いることが可能である。また図示されないが、目標粒径範囲よりも小さい目を有する篩手段を篩61の下流側に設けて、目標粒径範囲内の焙焼灰のみを回収する手段を設けてもよい。
実施例3に係る灰処理システムは、実施例1と同様に、焼却設備より排出された焼却灰を無害化処理するシステムであり、焼却灰30を貯留し金属塩化物38を混合させる混合ホッパ23と、焼却灰30中に含まれる重金属類を分離除去するロータリーキルン10と、該ロータリーキルン10より排出される排ガス36を処理する排ガス処理設備21と、から構成される。なお、図示しないが、塩酸を含む液状物質を添加する場合は、混合ホッパ23前後流部のコンベアなどの搬送機上の焼却灰30若しくは混合ホッパ23へ貯留された焼却灰30に噴霧して添加する。
ロータリーキルン10から排出される焙焼灰35に含まれる重金属濃度を、重金属濃度検出計51を用いて検知することにより、被処理灰に含まれる重金属類の低減性能を確認する。ロータリーキルン10内の重金属類の低減性能を確認して、金属塩化物38若しくは図示されないが塩酸を含む塩素含有液の添加量を制御し、焼却灰30に含まれる重金属類の残留を最小限に抑えて被処理灰を無害化するとともに焙焼灰35を造粒させることが可能となる。
21 排ガス処理設備
23 混合ホッパ
30 焼却灰
38 金属塩化物
35 焙焼灰
36 排ガス
51 重金属濃度検出計
61 篩
Claims (9)
- 重金属類を含む汚染土壌、焼却灰や飛灰である被処理灰を焙焼炉により高温処理し前記重金属類を除去する被処理灰の重金属類を分離する方法において、
前記被処理灰を前記焙焼炉に投入する前に、前記焙焼炉内で溶融する金属塩化物を該被処理灰に添加し、該被処理灰を金属塩化物と混合した後、焙焼炉で混合物を加熱し、溶融された金属塩化物が前記被処理灰と固着して粒状の焙焼灰が成形され、
予め定めた目標粒径範囲よりも大である前記焙焼灰中の粗大物を、該焙焼灰から篩い分け、前記粗大物の重量を検知して粗大物重量に応じて、該粗大物量を減少させるように前記金属塩化物の添加量を制御することを特徴とする被処理灰の重金属類を分離する方法。 - 重金属類を含む汚染土壌、焼却灰や飛灰である被処理灰を焙焼炉により高温処理し前記重金属類を除去する被処理灰の重金属類を分離する方法において、
前記被処理灰を前記焙焼炉に投入する前に、前記焙焼炉内で溶融する金属塩化物を該被処理灰に添加し、該被処理灰を金属塩化物と混合した後、焙焼炉で混合物を加熱し、溶融された金属塩化物が前記被処理灰と固着して粒状の焙焼灰が成形され、
前記焙焼灰に含まれる粗大物を該焙焼灰から篩い分け、前記粗大物の篩い分けによる篩に残存する状態を監視して、該篩い分けによる篩に残存する量に応じて、粗大物量を減少させるように前記金属塩化物の添加量を制御することを特徴とする被処理灰の重金属類を分離する方法。 - 金属塩化物を前記被処理灰と固着させて粒状の焙焼灰を成形させる請求項1または2記載の被処理灰の重金属類を分離する方法において、
前記焙焼炉内で、前記金属塩化物が前記被処理灰に含まれる重金属類を塩化物化させるとともに揮散させて、該被処理灰より重金属類を分離除去することを特徴とする被処理灰の重金属類を分離する方法。 - 請求項1乃至3何れか1記載の被処理灰の重金属類を分離する方法において、
前記被処理灰に塩酸を含む塩素含有液を添加し、該被処理灰の含水率を増加させて造粒させるとともに、前記被処理灰に含まれる重金属類を塩化物化させた後に揮散させて、該被処理灰より重金属類を分離除去することを特徴とする被処理灰の重金属類を分離する方法。 - 重金属類を含む汚染土壌、焼却灰や飛灰である被処理灰を焙焼炉へ投入する投入手段と、該被処理灰を高温処理する焙焼炉とからなる前記重金属類を除去する被処理灰の重金属類を分離する装置において、
前記投入手段の投入方向上流側に、焙焼炉内で溶融する金属塩化物を添加して該被処理灰と混合する混合手段と、前記焙焼炉内で金属塩化物が前記被処理灰と固着して粒状の焙焼灰が成形される造粒手段とを設け、
前記焙焼炉の焙焼灰排出方向下流側に、予め定めた目標粒径範囲よりも大である前記焙焼灰中の粗大物を篩い分ける篩手段と、前記篩手段に残存する粗大物の重量を検知する重量計とを備え、該重量計により検知された粗大物重量に応じて、該粗大物量を減少させるように前記金属塩化物の添加量の制御を行う添加量制御手段を設けたことを特徴とする被処理灰の重金属類を分離する装置。 - 重金属類を含む汚染土壌、焼却灰や飛灰である被処理灰を焙焼炉へ投入する投入手段と、該被処理灰を高温処理する焙焼炉とからなる前記重金属類を除去する被処理灰の重金属類を分離する装置において、
前記投入手段の投入方向上流側に、焙焼炉内で溶融する金属塩化物を添加して該被処理灰と混合する混合手段と、前記焙焼炉内で金属塩化物が前記被処理灰と固着して粒状の焙焼灰が成形される造粒手段とを設け、
前記篩手段前での粗大物の残存する量若しくは前記篩手段に残存する粗大物の量を監視する監視モニタと、該監視モニタの画像を処理する画像処理手段を備え、篩前での粗大物の残存する量若しくは前記篩手段に残存する粗大物の量に応じて粗大物量を減少させるように前記金属塩化物の添加量の制御を行う添加量制御手段を設けたことを特徴とする被処理灰の重金属類を分離する装置。 - 前記混合手段で添加される金属塩化物が、前記被処理灰に含まれる重金属類を塩化物化させるとともに加熱揮散させて分離除去することを特徴とする請求項5または6記載の被処理灰の重金属類を分離する装置。
- 前記金属塩化物の添加量制御手段が、前記粗大物重量若しくは篩前での粗大物の残存する量若しくは粗大物の篩手段に残存する量に基づいてダンパ開度が調整され、前記粗大物が生成されたとき前記ダンパを締めて粗大物量を減少させるようにすることを特徴とする請求項5乃至7何れか1記載の被処理灰の重金属類を分離する装置。
- 請求項5乃至8何れか1記載の被処理灰の重金属類を分離する装置において、前記造粒手段は、焙焼炉内へ投入する該被処理灰の投入方向上流側で、塩酸を含む塩素含有液を前記被処理灰に添加し、該被処理灰の含水率を増加させて造粒させるとともに、前記被処理灰に含まれる重金属類を塩化物化させた後に揮散させて、該被処理灰より重金属類を分離除去することを特徴とする被処理灰の重金属類を分離する装置。
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