JP4948235B2 - 焼却飛灰の処理方法 - Google Patents
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Description
近年、これらの廃棄物を受け入れる埋立処分場の確保が困難になりつつある。また、廃棄に必要な費用についても高騰する傾向があるため、焼却灰のセメント原料化等によるリサイクルが推進されている。
このような技術として、例えば、焼却施設から排出された焼却残渣及び/又は既設埋立処分場の埋立処分焼却残渣を、予め設定した粒度を基準に分別し、前記分別後の設定粒度以下の焼却残渣に有機物含有物を混合して屋外処分場に貯留し、自然脱塩により塩分濃度が低減した焼却残渣を、セメント原料あるいは土木資材として使用することを特徴とする焼却残渣の再利用方法が提案されている(特許文献1)。
しかし、特許文献1の技術では、焼却残渣と有機物含有物を混合して、屋外処分場に貯留しているため、有機物含有物から発生する微生物分解生成ガス(例えば、二酸化炭素、硫化水素等)のガスによって、焼却残渣に含まれている重金属が不溶化し、被処理物中に留まる傾向がある。したがって、特許文献1の技術は、特に、焼却飛灰(焼却主灰と比べて重金属の含有率が高いものである。)を多く含む焼却残渣を処理対象とする場合において、特許文献1に記載されている脱塩素という目的に加えて、焼却残渣に含まれている重金属を溶出させて除去し、重金属の含有率の小さなセメント原料を得ようという目的があるときには、追加の処理をしなければ重金属の除去が不十分となり、これらの目的を共に達成することができないという問題がある。
そこで、本発明は、焼却主灰と比べて重金属の含有率が高い焼却飛灰を含む被処理物から、塩素及び重金属を高い除去率で除去して、セメント原料等として再資源化するための処理方法であって、しかも、設備投資が少なく、低コストの処理方法を提供することを目的とする。
[1] 貯留スペース内の焼却飛灰を含む被処理物からなる厚さが0.5〜5mの被処理物層の上に、微生物による部分的分解が可能であり有機酸を発生させうる有機物質からなる厚さが0.5〜3mの有機物質層を形成させる積層体形成工程と、前記貯留スペース内の被処理物層と有機物質層との積層体の上面に、降雨または給水による水散布を行なって、塩素及び重金属の各々の含有率が低減された処理済の被処理物を得る脱塩素・脱重金属工程とを含むことを特徴とする焼却飛灰の処理方法。
[2] 前記処理済の被処理物を前記貯留スペースから搬出する搬出工程を含み、前記処理済の被処理物が搬出された後の貯留スペースに対して、以後、前記積層体形成工程、脱塩素・脱重金属工程、及び搬出工程を繰り返し行なう、前記[1]に記載の焼却飛灰の処理方法。
[3] 複数の貯留スペースを有し、かつ、これら複数の貯留スペースに対して、順次、前記積層体形成工程、脱塩素・脱重金属工程、及び搬出工程を行なう前記[2]に記載の焼却飛灰の処理方法。
[4] 前記貯留スペースの下方に設けた排水設備によって、塩素及び重金属を含む水を回収する水回収工程を含む前記[1]〜[3]のいずれかに記載の焼却飛灰の処理方法。
[5] 前記処理済の被処理物中の焼却飛灰は、塩素の含有率が1,000mg/kg以下、鉛の含有率が100mg/kg以下、六価クロムの含有率が10mg/kg以下である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の焼却飛灰の処理方法。
[6] 前記貯留スペースから搬出された処理済の被処理物は、セメント原料として用いるためのものである前記[1]〜[5]のいずれかに記載の焼却飛灰の処理方法。
また、本発明の焼却灰の処理方法は、化石燃料や高価な設備を必要としないため、従来の処理方法と比べて少ない設備運転費及び設備投資で実施することができる。
本発明の焼却灰の処理方法は、(a)貯留スペース内の焼却飛灰を含む被処理物からなる厚さが0.5〜5mの被処理物層の上に、微生物による部分的分解が可能であり有機酸を発生させうる有機物質からなる厚さが0.5〜3mの有機物質層を形成させる積層体形成工程と、(b)前記貯留スペース内の被処理物層と有機物質層との積層体の上面に、降雨または給水による水散布を行なって、塩素及び重金属の各々の含有率が低減された処理済の被処理物を得る脱塩素・脱重金属工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の焼却灰の処理方法は、さらに、(c)工程(b)で得られた処理済の被処理物を、貯留スペースから搬出する搬出工程、を含むことができる。
本発明の焼却灰の処理方法は、さらに、(d)前記処理済の被処理物が搬出された後の貯留スペースに対して、以後、工程(a)〜(c)を繰り返し行なうこと、を含むことができる。
本発明の焼却灰の処理方法は、工程(a)の前工程として、焼却灰を分別して異物を除去する分別工程を含むことができる。
本工程は、焼却飛灰等を含む被処理物を分別して、異物等を除去する工程である。
本発明において、処理の対象となる被処理物は、少なくとも、焼却飛灰を含むものである。
被処理物の典型的な例としては、焼却飛灰と必要に応じて含むことができる焼却主灰とからなる焼却灰が挙げられる。この場合、焼却灰中の焼却飛灰の含有率は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上である。
ここで、焼却飛灰とは、都市ごみ等の廃棄物を燃焼させた際に発生する排ガス中の煤塵であり、焼却主灰と比べて、塩素及び重金属を多量に含むものである。
焼却主灰とは、都市ごみ等の廃棄物を燃焼させた際に、炉底に溜まる残渣である。
本発明における被処理物には、焼却灰以外の異物(例えば、金属片、セラミックス片等)が含まれることがある。本工程は、これらの異物を除去するものである。
また、分別は、1段に限らず、多段によっても行うことができる。異なる分別方法を組み合わせて行うこともできる。
本工程は、貯留スペース内の焼却飛灰を含む被処理物からなる厚さが0.5〜5mの被処理物層の上に、微生物による部分的分解が可能であり有機酸を発生させうる有機物質からなる厚さが0.5〜3mの有機物質層を形成させる工程である。
貯留スペースとしては、被処理物(焼却飛灰を含むもの)を貯留することができるものであればよく、特に限定されないが、例えば、掘削型、埋設型、地上型等のいずれも用いることができる。
ここで、掘削型とは、地面を掘削することによって形成したスペースに、必要に応じて内周面の固化等の処理を施して、貯留スペースとするものである。埋設型とは、貯留スペースとなる筒型の枠体等の貯留手段を、少なくとも一部を地下に埋設して設置するものである。地上型とは、貯留スペースとなる筒型の枠体等の貯留手段を、地上に設置するものである。
中でも、貯留スペースを形成する貯留手段の設置、及び貯留スペース内の被処理物層から溶出した塩素及び重金属を含む水を排出するための排水設備の設置の容易さから、地上型が好ましく用いられる。
貯留手段は、金属製、繊維強化プラスチック(FRP)製等で形成される。
貯留スペースの形状としては、直方体の筒状、円筒状等が挙げられる。
被処理物層の厚さは、0.5〜5m、好ましくは0.5〜2mである。該厚さが0.5m未満では、処理の効率が悪くなる。該厚さが5mを超えると、塩素及び重金属を十分に除去するのに必要な期間が長くなり、処理の回転が悪くなる。
本工程は、貯留スペース内の被処理物層と有機物質層との積層体の上面に、降雨または給水による水散布を行なって、塩素及び重金属の各々の含有率が低減された処理済の被処理物を得る工程である。
有機物質層は、微生物による部分的分解が可能であり有機酸を発生させうる有機物質を材料とするものであればよく、例えば、有機性汚泥、古紙の裁断物、廃木材チップ等を材料として形成することができる。
有機物質層の厚さは、0.5〜3m、好ましくは0.5〜2mである。該厚さが0.5m未満では、発生する有機酸の量が不十分となり、有機酸による被処理物層中の重金属の溶出の促進効果が不十分となる。該厚さが3mを超えると、(i)有機物質層を形成させるための材料を多量に確保しなければならない、(ii)有機物質層の下部で生じた微生物分解生成ガス(硫化水素等)が、有機物質層の上方の大気中に拡散せずに、有機物質層の下方の被処理物層に移動して、被処理物層内の重金属の不溶化の原因となる、などの欠点がある。
本工程において、降雨または給水による水散布を行なうことによって、被処理物層の上方に形成させた有機物質層内で、微生物の活動の結果として、二酸化炭素、硫化水素等のガス、及び、液状の有機酸を発生させることができる。なお、好気性微生物は、主に、二酸化炭素等を発生させる。嫌気性微生物は、硫化水素等のガス、及び、酢酸、プロピオン酸等の有機酸を発生させる。
このうち、二酸化炭素、硫化水素等のガスは、有機物質層の厚さが過大でない限りにおいて、有機物質層の上方の空気(積層体上の大気)中に拡散するので、被処理物層内の重金属の不溶化の原因となることはない。一方、液状の有機酸は、下方に流下して、被処理物層内の重金属の溶出を促進する。
なお、本発明と異なる方法、例えば、有機物質と被処理物の混合物からなる1層として処理する方法を採用する場合、層の下部で発生する硫化水素等のガスが、層の上方の大気中に拡散できずに、層内の重金属の不溶化の原因となったり、層内で発生する有機酸による重金属の溶出の促進効果が不十分になる。
例えば、本発明に該当する、有機物質層の厚さが1.5m、被処理物層の厚さが1.5mである積層体(以下、本発明の積層体と略す。)と、本発明に該当しない、有機物質と被処理物の混合物からなる厚さが3mの層(以下、比較層と略す。)を比較すると、本発明の積層体では、有機物質層の厚さが1.5mと小さく、しかも有機物質と被処理物とが分離されているので、有機物質層内で発生するガスが、被処理物層内の重金属と接触せずに、上方の大気中に拡散する傾向が強く、その結果、被処理物層内の重金属が不溶化され難いのに対し、比較層では、全体の層の厚さが3mと大きく、しかも有機物質と被処理物とが分離されていないので、3mの層の最深部(例えば、深さ2〜3mの領域)で発生するガスが、層内に滞留して、被処理物中の重金属と接触し易く、その結果、重金属が不溶化され易い。また、本発明の積層体では、有機物質層で発生する液状の有機酸が、被処理物層の上面から下面までの全体を通過するので、重金属の溶出効果が大きいのに対し、比較層では、層の下部(例えば、深さ2〜3mの領域)で発生する液状の有機酸が、層の上部(例えば、深さ0〜2mの領域)における重金属の溶出に関わることができず、比較層全体として、重金属の溶出効果が小さい。
処理済の被処理物中の塩素の含有率は、好ましくは1,000mg/kg以下、より好ましくは800mg/kg以下、特に好ましくは500mg/kg以下である。該含有率が1,000mg/kgを超えると、処理済の被処理物を例えばセメント原料として用いる場合に、プレヒータ等の閉塞を引き起こすなど、セメント製造設備への負荷が増大することがあり、好ましくない。
処理済の被処理物中の鉛の含有率は、好ましくは100mg/kg以下、より好ましくは80mg/kg以下、特に好ましくは50mg/kg以下である。
処理済の被処理物中の六価クロムの含有率は、好ましくは10mg/kg以下、より好ましくは8mg/kg以下、特に好ましくは5mg/kg以下である。
鉛及び六価クロムの含有率が各々100mg/kg、10mg/kgを超えると、処理済の被処理物のセメント原料としての使用量が制限されるため、セメント原料の代替量を増加させることができず、好ましくない。
本工程の処理時間は、処理する場所の降雨量等の、供給される水量や、貯留スペース内の被処理物層及び有機物質層の厚さにもよるが、処理の効率の面から、好ましくは3年以内、より好ましくは2年以内、特に好ましくは1年以内である。
本発明の焼却飛灰の処理方法は、貯留スペースの下方に設けた排水設備によって、塩素及び重金属を含む水を回収する水回収工程を含むことができる。
[(c)搬出工程]
本工程は、処理済の被処理物を前記貯留スペースから搬出する工程である。
処理後の有機物質層は、新たな処理の有機物質層として再利用するか、あるいは、有機肥料等として用いることができる。
本発明の焼却飛灰の処理方法の好ましい実施形態の例として、処理済の被処理物が搬出された後の貯留スペースに対して、以後、積層体形成工程、脱塩素・脱重金属工程、及び搬出工程を繰り返し行なうことを挙げることができる。
また、この例における、さらに好ましい実施形態の例として、複数の貯留スペースを有し、かつ、これら複数の貯留スペースに対して、順次、積層体形成工程、脱塩素・脱重金属工程、及び搬出工程を行なうことを挙げることができる。
このように、積層体形成工程、脱塩素・脱重金属工程、及び搬出工程を繰り返し行なうことによって、貯留スペースを繰り返し利用することができ、従来の埋立処分のように処分場が枯渇することがなく、焼却飛灰を含む被処理物を半永久的に処理し続けることができる。また、この場合、複数の貯留スペースを有することによって、処理可能量の増大、及び処理の効率化を図ることができる。
本発明の方法の各工程を実施する場所としては、下記の種々の組み合わせのいずれかを採用することができる。
(1)分別(異物除去)工程、積層体形成工程、及び、脱塩素・脱重金属工程のすべてを、屋外の廃棄物処理場で行なう形態
(2)分別工程を屋内(清掃工場等)で行ない、積層体形成工程、及び、脱塩素・脱重金属工程を、屋外の廃棄物処理場で行なう形態
(3)分別工程を屋内(清掃工場等)で行ない、積層体形成工程、及び、脱塩素・脱重金属工程を、セメント工場の敷地内(屋外または屋内)で行なう形態
(4)分別(異物除去)工程、積層体形成工程、及び、脱塩素・脱重金属工程のすべてを、セメント工場の敷地内(屋外または屋内)で行なう形態
Claims (6)
- 貯留スペース内の焼却飛灰を含む被処理物からなる厚さが0.5〜5mの被処理物層の上に、微生物による部分的分解が可能であり有機酸を発生させうる有機物質からなる厚さが0.5〜3mの有機物質層を形成させる積層体形成工程と、
前記貯留スペース内の被処理物層と有機物質層との積層体の上面に、降雨または給水による水散布を行なって、塩素及び重金属の各々の含有率が低減された処理済の被処理物を得る脱塩素・脱重金属工程と
を含むことを特徴とする焼却飛灰の処理方法。 - 前記処理済の被処理物を前記貯留スペースから搬出する搬出工程を含み、
前記処理済の被処理物が搬出された後の貯留スペースに対して、以後、前記積層体形成工程、脱塩素・脱重金属工程、及び搬出工程を繰り返し行なう、請求項1に記載の焼却飛灰の処理方法。 - 複数の貯留スペースを有し、かつ、これら複数の貯留スペースに対して、順次、前記積層体形成工程、脱塩素・脱重金属工程、及び搬出工程を行なう請求項2に記載の焼却飛灰の処理方法。
- 前記貯留スペースの下方に設けた排水設備によって、塩素及び重金属を含む水を回収する水回収工程を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の焼却飛灰の処理方法。
- 前記処理済の被処理物中の焼却飛灰は、塩素の含有率が1,000mg/kg以下、鉛の含有率が100mg/kg以下、六価クロムの含有率が10mg/kg以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の焼却飛灰の処理方法。
- 前記貯留スペースから搬出された処理済の被処理物は、セメント原料として用いるためのものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の焼却飛灰の処理方法。
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