JP4937074B2

JP4937074B2 - 焼却灰の水洗処理方法及びシステム

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Publication number: JP4937074B2
Application number: JP2007261184A
Authority: JP
Inventors: 範明仙波; 智美小松; 利昌白井; 実倉西
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-10-04
Also published as: JP2009090173A

Description

本発明は、焼却炉から排出された焼却灰を水洗処理して塩素を除去する技術に関し、特に、焼却灰を効率的に水洗処理して再資源化原料に適した処理灰を得ることを可能とした焼却灰の水洗処理方法及びシステムに関する。

従来より、都市ごみや下水汚泥等の一般廃棄物又は各種工場から排出される産業廃棄物は、減容化及び無害化のために焼却により処理されている。一般に、焼却炉から排出される焼却灰の処理方法としては、埋め立て処理、溶融スラグ化、建築資材への再資源化などが挙げられる。特に近年では、これらの灰をセメント原料、人工骨材、植栽用土、路床材、路盤材、焼成タイルなどの製品に加工して有効利用することが求められている。しかし、焼却灰を再資源化するに際して、焼却灰中には金属片等の異物が含有されているためこれを除去する必要がある。また、焼却灰には塩素が含まれているため、灰の用途に応じて、塩素濃度を基準値以下まで低減する必要がある。

一般的な焼却灰の処理方法としては、金属片等の異物を除去した後、焼却灰を水洗することにより塩素を低減する方法が用いられている。しかしながら、大部分の塩素は水洗で除去可能であるが、高品質の再資源化原料として付加価値を与えるためには、単に水洗するのみでは塩素低減は不十分であった。そこで、水洗にて洗浄水のｐＨを酸性若しくは６〜１０に調整したり、粉砕したり、或いは洗浄回数を複数回に増加することにより対応している。

例えば、特許文献１（特許第３３６８３７２号公報）には、焼却灰を粉砕した後、複数回洗浄を行うようにした焼却灰のセメント原料化方法が開示されている。このとき、洗浄時の液ｐＨが６〜１０、好適にはｐＨ８〜１０となるようにし、これにより焼却灰の重金属の溶出を抑制しつつ塩素を溶解除去するようにしている。さらに、この方法では、複数回洗浄を行ううち第二次以降の洗浄で得られる分離水を第一次洗浄における洗浄水として循環利用し、排水発生量を低減するようにしている。
また、特許文献２（特許第３３９１３７１号公報）には、焼却灰中の塩素分を水洗または酸洗すると同時に、比重選別により比重の大きな金属類成分を除去するようにした焼却灰の塩素および金属類等の除去方法が開示されている。
さらに、特許文献３（特開２００４−８２１００号公報）には、予め設定した粒度より大きい焼却残渣はそのまま又は水により洗浄脱塩処理を施し、粒度が小さい焼却残渣は必要に応じてアルカリ度を低減させたり、水洗脱塩処理をした後、有機物含有物を混合したうえで屋外処分場に貯留し、自然脱塩により塩分濃度を低減させる構成が開示されている。

特許第３３６８３７２号公報特許第３３９１３７１号公報特開２００４−８２１００号公報

上記したように、焼却灰の塩素を除去する際には水洗処理が広く利用されているが、特許文献１及び特許文献２等のような水洗処理では大量の水が必要とされ、また焼却灰を再利用或いは埋め立て処理にて安全性が確保される塩素濃度まで洗浄する場合、洗浄時間が長くなり装置が大型化してしまう。特に、焼却炉の炉底から排出される主灰と、排ガスから集塵された飛灰の全量を同様に水洗処理する際には、処理量が多いため装置の大型化は回避できない問題であった。また、排水が多量に発生し、排水処理設備が大型化するとともに処理費用が嵩むという問題もあった。

一方、特許文献３では、塩素濃度が高い小粒径の焼却残渣を自然脱塩により処理するようにしているが、この方法では、脱塩促進処理を施しても塩素濃度が十分に低下するまで３〜５年程度と長期間を要し、大型の貯留設備が必要となるとともにその管理が困難であるという問題があった。さらに、大粒径と小粒径の焼却残渣で全く異なる処理設備を設けているため、処理設備のイニシャルコストが増加し、また広大な敷地が必要となってしまう。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、焼却灰の水洗処理を効率化することによって、設備を大型化することなく焼却灰を再利用に適した塩素含有量まで低下させることができ、且つ排水発生量を低減することを可能とした焼却灰の水洗処理方法及びシステムを提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、方法の発明として、焼却灰を水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰を分級手段にて大粒径灰と小粒径灰に分級した後、該大粒径灰を洗浄水のみで粗洗浄する大粒径灰洗浄工程と、該小粒径灰を洗浄水のみで洗浄する粗洗浄工程と、該粗洗浄工程後の該小粒径灰を化学的若しくは物理的に分散或いは破砕しながら洗浄水により精密洗浄する小粒径灰洗浄工程と、を実行して、該粗洗浄工程及び該小粒径灰洗浄工程を含む洗浄工程での該小粒径灰の滞留時間を前記大粒径灰洗浄工程で前記大粒径灰の滞留時間よりも長くし、
前記粗洗浄工程では、液体サイクロンの側周面から液体流れ接線方向に前記小粒径灰と前記洗浄水を供給して、該液体サイクロン内で該洗浄水により該小粒径灰を洗浄した後、該液体サイクロンにおける上部から該小粒径灰を排出し、
前記大粒径灰洗浄工程では、前記液体サイクロンにおける上部の中心寄りの部分から前記大粒径灰を供給して、該液体サイクロン内で前記洗浄水により該大粒径灰を洗浄した後、該液体サイクロンの下部から該大粒径灰を排出し、
前記小粒径灰洗浄工程は、前記液体サイクロンの後段に配置された他の洗浄手段により実行されることを特徴とする。

焼却灰に含まれる塩素は、小粒径灰に多く含有され、大粒径灰の含有量は比較的少ない。そこで本発明では、焼却灰を大粒径灰と小粒径灰に分級し、塩素含有量の多い小粒径灰を集中的に水洗処理し、塩素含有量が比較的少ない大粒径灰の水洗処理を簡略化することにより、処理時間の短縮化を図り、装置容積を低減することを可能とした。また、これにより焼却灰の塩素含有量を、再利用若しくは埋め立て処理に適した含有量以下まで確実に落とすことができるとともに、排水処理量を低減することが可能となる。

さらに、本発明では、小粒径灰洗浄工程にて小粒径灰を粗洗浄した後、化学的若しくは物理的に分散或いは破砕しながら精密洗浄を行う構成とすることにより、凝集し易い小粒径灰の表面積を増大させることができ、塩素含有量の多い小粒径灰から塩素を確実に除去することが可能で、大粒径灰とともに小粒径灰も再資源化に適した原料とすることができる。尚、本発明にて、夫々の洗浄工程にて機械的撹拌の有無は特に限定されない。

さらに、一基の液体サイクロンで大粒径灰と小粒径灰の粗洗浄を行うことにより、装置数を削減し、排水発生量を低減でき、効率的な水洗処理が可能となる。このとき、小粒径灰は他の水洗手段にて精密洗浄を行うようにしているため、小粒径灰の塩素除去も確実に行うことができる。尚、小粒径灰は、精密洗浄した後、灰表面に付着した塩素含有水を水洗する後洗浄工程を行うにしてもよい。

また、装置の発明として、焼却灰を水洗処理して塩素を除去する水洗処理設備を備えた焼却灰の水洗処理システムにおいて、
前記水洗処理設備の前段に前記焼却灰を大粒径灰と小粒径灰に分級する分級装置が設けられるとともに、該分級装置により分級された大粒径灰が供給される大粒径灰水洗処理設備と、前記小粒径灰が供給される小粒径灰水洗処理設備とが設けられ、
前記大粒径灰水洗処理設備は、前記大粒径灰を洗浄水のみで粗洗浄する大粒径灰洗浄装置を備え、前記小粒径灰水洗処理設備は、前記小粒径灰を洗浄水のみで粗洗浄する小粒径灰第１洗浄装置と、該粗洗浄した小粒径灰を化学的若しくは物理的に分散或いは破砕しながら洗浄水により精密洗浄する小粒径灰第２洗浄装置とを備え、
前記大粒径灰洗浄装置と前記小粒径灰第１洗浄装置とが同一の液体サイクロンで構成され、
前記液体サイクロンは、円筒部とその下方に円錐部を備えるとともに、前記円筒部の側面から液体流れ接線方向に小粒径灰と洗浄水を供給する小粒径灰供給口と、前記円筒部の上部の中心寄りの位置から大粒径灰を供給する大粒径灰供給口と、前記円錐部の下部から自重により沈降した大粒径灰を排出する大粒径灰排出口と、前記円筒部の中心部から上昇旋回流とともに小粒径灰を排出する小粒径灰排出口とを備えていることを特徴とする。
尚、前記第１洗浄装置、前記第２洗浄装置は、夫々又は何れかが複数設置される構成としてもよい。また、第２洗浄装置の後段に、灰表面に付着した塩素含有水を水洗する後洗浄装置を配置してもよく、該後洗浄装置は、洗浄水のみで小粒径灰を水洗処理する簡素化された構成であることが好ましい。

本発明によれば、小粒径灰は洗浄水とともに円筒部側面から供給することにより外壁に沿った旋回流に搬送されることになり滞留時間を長くでき、大粒径灰は円筒部上方から供給することにより装置中心側を通り短時間で洗浄することができ、夫々に適した水洗処理を行うことが可能となる。また、大粒径灰と小粒径灰の供給口を異ならせたことにより、予め分級した灰がサイクロン内で夫々の異なる経路を通り洗浄後に分級された状態で排出され易くなる。

さらに、上記した発明において、前記小粒径灰第２洗浄装置が、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、酸の供給によりｐＨ調整するｐＨ調整手段とを備え、前記粗洗浄後の小粒径灰に前記界面活性剤を供給するとともに前記ｐＨ調整して水洗処理を行う構成を有することを特徴とする。
このとき、前記小粒径灰が供給された洗浄水に所定量の界面活性剤を供給し、該洗浄水がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１１以下となるようにｐＨ調整することが好ましい。また、前記界面活性剤は、弱アルカリ性の界面活性剤であることが好適で、さらに該界面活性剤は、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることが好適である。

一般に焼却灰の粒子は水中で凝集する傾向にあり、凝集した灰内部の塩素は水洗処理では落とし難い。そこで本発明では、小粒径灰の精密洗浄にて界面活性剤を供給することにより凝集を防ぎ、灰粒子の表面積を増加させることにより塩素除去効率を向上させることが可能となる。また、粒子の凝集が生じにくいｐＨ範囲にｐＨ調整することによりさらなる凝集防止が図れ、塩素含有量が多い小粒径灰を確実に水洗処理することが可能となる。

さらにまた、前記小粒径灰第２洗浄装置が、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、前記焼却灰を機械的に破砕する破砕手段とを備え、界面活性剤存在下にて前記焼却灰を破砕しながら水洗処理する構成を有することを特徴とする。
本発明のごとく水洗時に湿式ミル等により焼却灰を破砕することにより、灰の表面積が増加し、灰内部に存在する塩素分の抽出を促進することができる。このとき、破砕のみでは細かい粒子が水中で再凝集してしまう惧れがあるが、本発明では界面活性剤を供給しているため、灰の粒子を分散させることができ再凝集を防止することができる。

以上記載のごとく本発明によれば、焼却灰を大粒径灰と小粒径灰に分級し、塩素含有量の多い小粒径灰を集中的に水洗処理し、塩素含有量が比較的少ない大粒径灰の水洗処理を簡略化することにより、処理時間の短縮化を図り、装置容積を低減することを可能とした。また、これにより焼却灰の塩素含有量を、再利用若しくは埋め立て処理に適した含有量以下まで確実に落とすことができるとともに、排水処理量を低減することが可能となる。
さらに、小粒径灰洗浄工程にて小粒径灰を粗洗浄した後、化学的若しくは物理的に分散或いは破砕しながら精密洗浄を行う構成とすることにより、凝集し易い小粒径灰の表面積を増大させることができ、塩素含有量の多い小粒径灰から塩素を確実に除去することが可能で、大粒径灰とともに小粒径灰も再資源化に適した原料とすることができる。

また、大粒径灰と小粒径灰の粗洗浄を同一の液体サイクロンにて行うことにより、分級した灰を混合することなく粗洗浄が行えるとともに、装置数の削減及び排水発生量の低減が可能となる。
また、焼却灰を液体サイクロンで分級するとともに粗洗浄を行うことにより、分級装置を別個に設ける必要がなくなり、装置数のさらなる削減及び排水発生量の低減が可能となる。
さらに、本発明では小粒径灰の精密洗浄にて界面活性剤を供給するとともにｐＨ調整して水洗処理を行う構成としており、該界面活性剤の分散作用と洗浄水のｐＨ調整にて焼却灰の凝集が抑制されて洗浄効果が高まり、塩素除去効率の大幅な向上が図れる。
さらにまた、水洗時に焼却灰を破砕することにより、灰の表面積が増加し、灰内部に存在する塩素分の抽出を促進することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１及び図２は本発明の参考例に係る処理システムの全体構成図、図３は本発明の実施例１に係る処理システムの全体構成図、図４は図３の実施例１に適用される液体サイクロンの一例を示す図、図５は本発明の実施例２に係る処理システムの全体構成図、図６は図５に示した実施例２に適用される液体サイクロンの一例を示す斜視図である。

一般に焼却灰に含まれる塩素は、小粒径灰に多く含有され、大粒径灰の含有量は比較的少ない。図７に焼却灰の塩素濃度と累積粒度分布の関係を示すグラフを示す。焼却灰は粒径０．７１ｍｍ以下だと塩素濃度が約２７０００ｍｇ／ｋｇ以上と高い値を示すのに対し、これより大きい粒径を含む灰になると塩素濃度が１５０００ｍｇ／ｋｇ以下と低い値となる。
そこで本実施形態では、焼却灰を大粒径灰と小粒径灰に分級し、塩素濃度が比較的低い大粒径灰には簡素化された水洗処理を施し、塩素濃度が高い小粒径灰は集中的に水洗処理を施すようにしている。ここで小粒径灰は約０．７ｍｍ以下の粒径を有する灰をいい、大粒径灰は０．７ｍｍを超える粒径を有する灰をいうものとする。また、焼却灰は、焼却炉の炉底から排出される主灰と焼却炉排ガスから集塵された飛灰を含む。

本実施形態に係る焼却灰水洗処理は、焼却灰を小粒径灰と大粒径灰に分級し、前記小粒径灰と前記大粒径灰を夫々異なる洗浄工程にて水洗処理するようにし、前記小粒径灰の洗浄工程は、前記大粒径灰の洗浄工程よりも滞留時間が長くなるように構成される。
大粒径灰を水洗処理する大粒径灰水洗処理設備は一段構成であり、洗浄水のみにより大粒径灰を粗洗浄する水洗処理とする。

小粒径灰を水洗処理する小粒径灰水洗処理設備は、前記大粒径灰水洗処理設備よりもその滞留時間が長くなるように構成され、好適には直列に配置された複数段の洗浄装置で構成され、段階的に小粒径灰の塩素濃度を低下させるようにする。勿論、小粒径灰水洗処理設備を一段で構成し、その滞留時間を大粒径灰水洗処理設備よりも長くしてもよい。
さらにまた、上流側の洗浄装置から順に、水洗処理のみにより小粒径灰を粗洗浄する第１洗浄装置と、粗洗浄後の小粒径灰を、化学的若しくは物理的に分散或いは破砕しながら洗浄水により精密洗浄する第２洗浄装置とを備えることが好ましい。前記化学的な手段としては、洗浄水への界面活性剤の供給、洗浄水のｐＨ調整が挙げられる。前記物理的な手段としては、湿式ミル等の破砕手段が挙げられる。

本実施形態によれば、塩素含有量の多い小粒径灰を集中的に水洗処理し、塩素含有量が比較的少ない大粒径灰の水洗処理を簡略化することにより、処理時間の短縮化を図り、装置容積を低減することを可能としている。また、これにより焼却灰の塩素含有量を、再利用若しくは埋め立て処理に適した含有量以下まで確実に落とすことができるとともに、排水処理量を低減することが可能となる。
小粒径灰洗浄工程にて小粒径灰を粗洗浄した後、化学的若しくは物理的に分散或いは破砕しながら精密洗浄を行う構成とすることにより、凝集し易い小粒径灰の表面積を増大させることができ、塩素含有量の多い小粒径灰から塩素を確実に除去することが可能で、大粒径灰とともに小粒径灰も再資源化に適した原料とすることができる。

参考例

図１を参照して、参考例の焼却灰水洗処理システムの具体的構成につき説明する。
本参考例のシステムは、焼却炉から排出された焼却灰２０を大粒径灰３１と小粒径灰３２に分級する装置である篩分け装置１と、該分級された大粒径灰３１を水洗処理する大粒径灰水洗処理設備と、該分級された小粒径灰３２を水洗処理する小粒径灰水洗処理設備と、を備える。
前記篩分け装置１は、所定のメッシュを有する金網等により大粒径灰３１と小粒径灰３２を分級する周知の装置であるが、これに限定されるものではなく、所定粒径にて大粒径灰３１と小粒径灰３２とを分級する装置であれば何れの構成を有していてもよい。

前記大粒径灰水洗処理設備は、大粒径灰３１を洗浄水により粗洗浄する洗浄槽２と、該洗浄槽２の後段に直列配置された固液分離装置４とから構成される。前記洗浄槽２は、洗浄水３３を供給する洗浄水供給手段と、必要に応じて撹拌手段とを備える。洗浄水３３はバルブ３によりその供給量が調整される。前記固液分離装置４は、洗浄後の大粒径灰が供給され、これを大粒径灰３４と排水３５に固液分離する装置である。固液分離後の排水３５は、塩素濃度が所定以上となるまで循環利用されることが好ましく、バルブ５により排水の循環を制御する。

前記小粒径灰水洗処理設備は、複数の洗浄装置が直列に配置された構成を備えており、順に、小粒径灰３２を洗浄水３６により粗洗浄する洗浄槽６と、粗洗浄後の小粒径灰を物理的に灰を分散、破砕しながら精密洗浄する湿式ミル１０と、該精密洗浄後の小粒径灰の周りに付着した塩素含有水を後洗浄により洗い落とす洗浄槽１８と、を備える。上記した各洗浄装置は後段に固液分離装置８を有しており、夫々の洗浄装置にて異なる洗浄水が利用されるようになっている。

ここで、小粒径灰水洗処理設備のうち前記洗浄槽６は、洗浄水３６を供給する洗浄水供給手段と、必要に応じて撹拌手段とを備える。洗浄水３６はバルブ７によりその供給量が調整される。前記固液分離装置８は、洗浄後の小粒径灰が供給され、これを小粒径灰３７と排水３８に固液分離するように構成され、固液分離後の排水３８は塩素濃度が所定以上となるまで循環利用されることが好ましく、バルブ９により排水の循環を制御する。

前記湿式ミル１０は、横置き円筒形のケーシングと、該ケーシング内に収容された複数の粉砕用ボールと、該ケーシングの一端側に設けられた被処理水入口と、他端側に設けられた処理水出口と、を備えている。また、湿式ミル１０の入口側の配管には、洗浄水３９を供給する洗浄水供給手段（バルブ１１を含む）と、界面活性剤４０を供給する界面活性剤供給手段と、ｐＨ調整のための硫酸４１を供給するｐＨ調整手段と、が設けられている。また、出口側配管にはｐＨ計１３が設けられている。

前記洗浄槽６の固液分離装置８にて分離した小粒径灰３７に、バルブ１１を介して洗浄水３９を供給するとともに界面活性剤４０を供給し、被処理水入口から前記湿式ミル１０内に供給する。さらに、前記ｐＨ計１３により計測されたｐＨ値に基づいて、処理水がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を越えて１１以下となるように硫酸４１を供給する。
そして、湿式ミル１０を回転させて粉砕用ボールにより小粒径灰を粉砕、分散させながら洗浄水により洗浄する。このように精密洗浄にて焼却灰を破砕することにより、灰の表面積が増加し、塩素分の抽出を促進することができる。このとき、破砕のみでは細かい粒子が水中で再凝集してしまう惧れがあるが、本参考例では界面活性剤４０を供給するとともにｐＨ調整しているため、灰の粒子を分散させることができ再凝集を防止することができる。

尚、界面活性剤４０の分散作用は一般に広く知られているが、ｐＨ調整による凝集防止作用は以下の理由による。
粒子の凝集は、粒子表面の電荷であるゼータ電位の影響を受ける。焼却灰においては、粒子表面はプラスかマイナスのどちらか一方に帯電しているため、ゼータ電位の絶対値を大きくすることにより粒子同士が反撥しやすくなり、凝集しにくくなるものと考えられる。焼却灰において、このゼータ電位はｐＨに依存しており、ｐＨを適正に調整することによりゼータ電位の絶対値を高くし、凝集を最小限に抑えることが可能となる。焼却灰含有水においてゼータ電位の絶対値が高くなるｐＨは、ｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を越えて１１以下であるため、この範囲内にｐＨ調整することにより灰の凝集を防止することが可能となる。

また、前記界面活性剤４０は、弱アルカリ性の界面活性剤であることが好適であり、これによりｐＨ調整する際に酸添加量を削減することができる。
さらに前記界面活性剤４０は、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることが好適である。カチオン系界面活性剤は、親水基部分が陽イオンに電離するため陰イオンであるＣｌイオンが灰の近傍に集まりやすくなり、塩素の洗浄水への移動、抽出が悪くなるものと考えられる。従って、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤を用いることによりＣｌイオンが灰から分離しやすくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、或いはこれらの組み合わせからなる界面活性剤が挙げられる。

湿式ミル１０による洗浄後は、処理水出口から小粒径灰を排出し、固液分離装置１４にて小粒径灰４２と排水４３に分離する。この排水４３は、洗浄槽８と同様に循環利用されることが好ましい。このとき、排水４３の電導度を測定する電導度計１７を備え、該電導度計１７の測定値に基づいてバルブ１６を制御し、湿式ミル１０への循環量を制御する。即ち、水洗初期は排水４３を循環して洗浄に用い、排水４３中の不純物濃度、好適には塩素濃度が所定濃度以上となったらバルブ１６を開放して系外へ排出するか、或いは排水タンク１５に一旦貯留し、粗洗浄を行う洗浄槽６の洗浄水３６として再利用する。
排水４３を系外に排出したときは、バルブ１１を制御して新たに洗浄水３９を補給する。電導度計１７に基づいて可能な限り循環利用することが好ましい。これにより排水発生量のさらなる低減が可能となる。

前記湿式ミル１０の固液分離装置１４にて分離した小粒径灰４２は、後洗浄を行う洗浄槽１８に供給される。尚、この後洗浄は行わない構成とすることも可能である。
該洗浄槽１８は、洗浄水４４を供給する洗浄水供給手段と、必要に応じて撹拌手段とを備える。洗浄水４４はバルブ１９によりその供給量が調整される。洗浄槽１８の固液分離装置２０は、洗浄後の小粒径灰が供給され、これを処理灰４５と排水４６に固液分離するように構成され、固液分離後の排水４６は塩素濃度が所定以上となるまで循環利用されることが好ましく、バルブ２２により排水の循環を制御する。循環利用した排水４３は、不純物濃度、好適には塩素濃度が所定濃度以上となったらバルブ２２を開放して系外へ排出するか、或いは排水タンク２１に一旦貯留し、粗洗浄を行う洗浄槽６の洗浄水３６又は精密洗浄を行う湿式ミル１０の洗浄水３９として再利用する。

本参考例によれば、焼却灰３０を大粒径灰３１と小粒径灰３２に分級し、塩素含有量の多い小粒径灰３２を洗浄槽６、１８及び湿式ミル１０により集中的に水洗処理し、一方塩素含有量が比較的少ない大粒径灰３１の水洗処理を洗浄槽２のみで簡略化することにより、処理時間の短縮化を図り、装置容積を低減することを可能とした。また、これにより焼却灰の塩素含有量を、再利用若しくは埋め立て処理に適した含有量以下まで確実に落とすことができるとともに、排水処理量を低減することが可能となる。
さらに、本参考例では小粒径灰３２の精密洗浄にて、湿式ミル１０を用いて物理的破砕、分散作用を図るとともに、界面活性剤４０の供給及びｐＨ調整からなる化学的分散作用を図っているため、塩素含有量が多い小粒径灰を効率的に水洗することができ、塩素濃度の大幅な低減が可能となる。

また、図２に本参考例を応用した処理システムを示す。これは、図１に示した参考例の構成に加えて、比重差分離装置２８を備えた構成となっている。該比重差分離装置２８は、篩分け装置１にて分級された小粒径灰３２が投入され、該装置内で分離液を介して、比重の大きい金属片等の異物と、比重の小さい小粒径灰３２とを分離する周知の装置である。ここでは洗浄水３６が分離液を兼ねている。
このように、比重差分離装置２８を備えることにより金属片等の異物を除去することができ、水洗処理後の焼却灰をセメント原料等として好適に再利用することが可能となる。

図３を参照して、本実施例１に係る水洗処理システムの具体的構成につき説明する。尚、以下の実施例１及び実施例２において、上記した参考例と同様の構成については、その詳細な説明を省略する。
本実施例１では、篩分け装置１にて分級した大粒径灰３１の粗洗浄と、小粒径灰３２の粗洗浄を同一の液体サイクロン２５にて行い、該液体サイクロン２５にて粗洗浄した後の小粒径灰３７は前記参考例と同様に他の洗浄を行う構成となっている。

前記液体サイクロン２５の具体例を図４に示す。図４（ａ）は液体サイクロンの平面図、（ｂ−１）は側面図、（ｂ−２）は他の側面図である。
該液体サイクロン２５は、円筒部２０１とその下方に円錐部２０２を備えるとともに、円筒部２０１の側面から装置内部の液体流れ接線方向に小粒径灰３２と洗浄水３６を供給する小粒径灰供給口２０３と、円錐部２０２の上方から大粒径灰３１を供給する大粒径灰供給口２０４とを備えている。該大粒径灰供給口２０４は、円筒部２０１の中心から僅かにずらした位置に大粒径灰３１を供給するように構成されることが好ましい。

また、円錐部２０２の下部から自重により沈降した大粒径灰３４を排出する大粒径灰排出口２０５と、円筒部２０１上方から上昇旋回流とともに小粒径灰３７を排出する小粒径灰排出口２０６又は２０７とを備える。
前記小粒径灰排出口は、（ｂ−１）に示されるように円筒部上方の外周に沿って切欠き部２０６を設け、該切欠き部２０６からオーバーフローにより小粒径灰と処理水を排出する構成としてもよいし、（ｂ−２）に示されるようにサイクロン中心に内筒２０７を配設し、該内筒２０７から上昇旋回流とともに小粒径灰を排出する構成としてもよい。

図４（ｂ−１）に示す液体サイクロン２５では、小粒径灰供給口２０３から供給された小粒径灰３２と洗浄水３６は装置外周に沿って形成される旋回流に搬送され、装置内部を旋回する。このとき洗浄水と接触することにより粗洗浄される。小粒径灰は比重が軽いため装置下部から排出されることはなく、切欠き部２０６より処理水とともにオーバーフローして排出されるまで装置内に滞留する。一方、大粒径灰供給口２０４から供給された大粒径灰３１は、下降旋回流に搬送され、旋回しながら自重により落下し、大粒径灰排出口２０５より排出されるため、大粒径灰３１は小粒径灰３２より装置内に滞留する時間が短くなる。
本装置構成によれば、小粒径灰３２は洗浄水３６とともに円筒部側面から供給することにより外壁に沿った旋回流に搬送されることになり滞留時間を長くでき、大粒径灰３１は円筒部上方から供給することにより装置中心側を通り短時間で洗浄することができ、滞留時間を調整して夫々の灰に適した水洗処理を行うことが可能となる。

図４（ｂ−２）に示す液体サイクロン２５では、装置内にて、装置外壁に沿った下降旋回流が形成されるとともに、中心部には上昇旋回流が形成されている（図６参考）。小粒径灰供給口２０３より供給された小粒径灰３２は、比重が小さいため前記下降旋回流から前記上昇旋回流に沿って搬送され、内筒２０７から上昇旋回流とともに排出される。一方、大粒径灰３１は比重が大きいため、前記下降旋回流に沿って搬送された後、前記上昇旋回流に搬送されずに下部の大粒径排出口２０５から排出される。
本装置構成によれば、小粒径灰３２は洗浄水３６とともに円筒部側面から供給することにより、下降旋回流から上昇旋回流に亘る経路を通過することになり滞留時間を長くでき、大粒径灰３１は下降旋回流のみを経路とするため滞留時間が短くなり、夫々に適した水洗処理を行うことが可能となる。
また、これらの装置構成によれば、大粒径灰３１と小粒径灰３２の供給口を異ならせたことにより、予め分級した灰がサイクロン２５内で夫々の異なる経路を通り洗浄後に分級された状態で排出され易くなる。

図５を参照して、本実施例２に係る水洗処理システムの具体的構成につき説明する。
本実施例２は、篩分け装置を設置しない構成とし、焼却灰３０を分級するとともに小粒径灰と大粒径灰の粗洗浄を行う液体サイクロン２５’を設けた構成としている。該液体サイクロン２５にて分級及び粗洗浄した後の小粒径灰３７は前記参考例と同様に他の洗浄を行う。

前記液体サイクロン２５’の具体例を図６に示す。該液体サイクロン２５’は、円筒部３０１とその下方に円錐部３０２を備えるとともに、円筒部３０１の側面から装置内部の液体流れ接線方向に焼却灰３０と洗浄水３６を供給する焼却灰供給口３０３を備えている。また、円錐部３０２の下部から自重により沈降した大粒径灰３４を排出する大粒径灰排出口３０４と、円筒部３０１上方から上昇旋回流とともに小粒径灰３７を排出する小粒径灰排出口３０５とを備える。
該液体サイクロン２５’では、装置内にて、装置外壁に沿った下降旋回流が形成されるとともに、中心部には上昇旋回流が形成されている。焼却灰供給口３０３より供給された焼却灰３０は、前記下降旋回流に沿って下降し、円錐部下端にて比重の大きい大粒径灰は大粒径灰排出口３０４より排出され、比重の小さい小粒径灰は上昇旋回流に沿って上昇し、上部の小粒径灰排出口３０５から排出される。

このように本装置構成によれば、前記液体サイクロン２５’により分級と粗洗浄を同時に行うことにより、分級装置を別個に設ける必要がなくなり、装置数の削減が可能となる。また排水発生量を低減できる。

本発明の参考例に係る処理システムの全体構成図である。図１の参考例を応用した処理システムの全体構成図である。本発明の実施例１に係る処理システムの全体構成図である。図３の実施例１に適用される液体サイクロンの一例を示し、（ａ）は液体サイクロンの平面図、（ｂ−１）は側面図、（ｂ−２）は他の側面図である。本発明の実施例２に係る処理システムの全体構成図である。図５に示した実施例２に適用される液体サイクロンの一例を示す斜視図である。焼却灰の塩素濃度と累積粒度分布の関係を示すグラフである。

１篩分け装置
２大粒径灰洗浄槽
４大粒径灰固液分離装置
６、１８小粒径灰洗浄槽
８、１４、２０小粒径灰固液分離装置
１０湿式ミル
１５、２１排水タンク
２５、２５’ 液体サイクロン
３０焼却灰
３１大粒径灰
３２小粒径灰
４０界面活性剤
４１硫酸

Claims

焼却灰を水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰を分級手段にて大粒径灰と小粒径灰に分級した後、該大粒径灰を洗浄水のみで粗洗浄する大粒径灰洗浄工程と、該小粒径灰を洗浄水のみで洗浄する粗洗浄工程と、該粗洗浄工程後の該小粒径灰を化学的若しくは物理的に分散或いは破砕しながら洗浄水により精密洗浄する小粒径灰洗浄工程と、を実行して、該粗洗浄工程及び該小粒径灰洗浄工程を含む洗浄工程での該小粒径灰の滞留時間を前記大粒径灰洗浄工程で前記大粒径灰の滞留時間よりも長くし、
前記粗洗浄工程では、液体サイクロンの側周面から液体流れ接線方向に前記小粒径灰と前記洗浄水を供給して、該液体サイクロン内で該洗浄水により該小粒径灰を洗浄した後、該液体サイクロンにおける上部から該小粒径灰を排出し、
前記大粒径灰洗浄工程では、前記液体サイクロンにおける上部の中心寄りの部分から前記大粒径灰を供給して、該液体サイクロン内で前記洗浄水により該大粒径灰を洗浄した後、該液体サイクロンの下部から該大粒径灰を排出し、
前記小粒径灰洗浄工程は、前記液体サイクロンの後段に配置された他の洗浄手段により実行されることを特徴とする焼却灰の水洗処理方法。
前記小粒径灰洗浄工程では、前記粗洗浄工程後の前記小粒径灰に前記界面活性剤を供給し、さらに、該小粒径灰に酸を供給してｐＨ調整して、水洗処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の焼却灰の水洗処理方法。
前記小粒径灰洗浄工程では、前記粗洗浄工程後の前記小粒径灰に洗浄液を供給して洗浄すると共に前記界面活性剤を供給して該小粒径灰の凝集を防ぎ、さらに、該界面活性剤の存在下にて該小粒径灰を機械的に粉砕することを特徴とする請求項１に記載の焼却灰の水洗処理方法。
焼却灰を水洗処理して塩素を除去する水洗処理設備を備えた焼却灰の水洗処理システムにおいて、
前記水洗処理設備の前段に前記焼却灰を大粒径灰と小粒径灰に分級する分級装置が設けられるとともに、該分級装置により分級された大粒径灰が供給される大粒径灰水洗処理設備と、前記小粒径灰が供給される小粒径灰水洗処理設備とが設けられ、
前記大粒径灰水洗処理設備は、前記大粒径灰を洗浄水のみで粗洗浄する大粒径灰洗浄装置を備え、前記小粒径灰水洗処理設備は、前記小粒径灰を洗浄水のみで粗洗浄する小粒径灰第１洗浄装置と、該粗洗浄した小粒径灰を化学的若しくは物理的に分散或いは破砕しながら洗浄水により精密洗浄する小粒径灰第２洗浄装置とを備え、
前記大粒径灰洗浄装置と前記小粒径灰第１洗浄装置とが同一の液体サイクロンで構成され、
前記液体サイクロンは、円筒部とその下方に円錐部を備えるとともに、前記円筒部の側面から液体流れ接線方向に小粒径灰と洗浄水を供給する小粒径灰供給口と、前記円筒部の上部の中心寄りの位置から大粒径灰を供給する大粒径灰供給口と、前記円錐部の下部から自重により沈降した大粒径灰を排出する大粒径灰排出口と、前記円筒部の中心部から上昇旋回流とともに小粒径灰を排出する小粒径灰排出口とを備えていることを特徴とする焼却灰の水洗処理システム。
前記小粒径灰第２洗浄装置が、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、酸の供給によりｐＨ調整するｐＨ調整手段とを備え、前記粗洗浄後の小粒径灰に前記界面活性剤を供給するとともに前記ｐＨ調整して水洗処理を行う構成を有することを特徴とする請求項４に記載の焼却灰の水洗処理システム。
前記小粒径灰第２洗浄装置が、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、前記焼却灰を機械的に破砕する破砕手段とを備え、界面活性剤存在下にて前記焼却灰を破砕しながら水洗処理する構成を有することを特徴とする請求項４に記載の焼却灰の水洗処理システム。