JP5280736B2 - クロム含有廃液の焼却処理方法および焼却処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、クロムを含有する廃液を焼却して処理するのに際して有害な六価クロムの生成を抑制することが可能なクロム含有廃液の焼却処理方法および焼却処理装置に関するものである。

六価クロムは、クロムめっき、顔料、硫酸アンモニウムやメタノール、アセトンなどの化合物合成の触媒など、工業製品の製造工程において重要な薬品として使用されており、従ってクロムを含有する廃液の発生量も非常に多いが、その一方で人体に対して有害であることも知られており、従ってその確実な無害化処理が必要とされる。このような六価クロムを含有する廃液の処理方法としては、一般的にはＦｅイオン（２価）を用いた凝集沈殿処理法が主流となっており、他に吸着剤法や焼却法などがあるが、凝集沈殿法では還元剤のスラッジが発生し、また吸着剤法でも廃液を吸着した活性炭等の吸着剤の処理の必要が生じ、結果的にこれらのスラッジや吸着剤は焼却処理されることになる。

ここで、このようなクロムを含有する廃棄物の焼却処理方法としては、例えば特許文献１に下水汚泥や都市ごみなどの廃棄物の焼却処理方法として、かかるクロム含有廃棄物を流動層焼却炉において０．７以下の空気比で焼却することにより、焼却炉内の雰囲気を還元性雰囲気に制御して六価クロムの生成を抑制し、三価クロムとして無害化することが提案されている。
特開２００６−３８２５９号公報

しかしながら、このようにクロムを含有した廃棄物や、凝集沈殿処理法で発生した還元剤のスラッジ、あるいは吸着剤法でクロムを吸着した吸着剤を流動層焼却炉によって焼却処理する場合には、還元性の排ガスがそのまま排出されてしまうのを防ぐため、二次燃焼室等を設けてクロム除去後の排ガスを再度酸化燃焼する必要があり、処理設備の構造が複雑化するのは勿論、燃焼のために新たな燃料を供給しなければならず、ランニングコストも増大してしまうといった問題がある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、クロム含有廃液を焼却処理するのに際して処理設備の複雑化やランニングコストの増大を招くことなく確実な無害化処理を図ることが可能なクロム含有廃液の焼却処理方法および焼却処理装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のクロム含有廃液の焼却処理方法は、クロムを含有する廃液を、硫黄化合物を含有する廃液とともに焼却炉に供給して焼却し、焼却により発生した排ガスを水溶液中に吹き込んで冷却するとともに、上記焼却炉への上記クロムを含有する廃液の供給量と上記硫黄化合物を含有する廃液の供給量との少なくとも一方を、上記水溶液の酸化還元電位に基づいて制御することを特徴とする。また、本発明の焼却処理装置は、クロムを含有する廃液を、硫黄化合物を含有する廃液とともに焼却する焼却炉を備え、この焼却炉において発生した排ガスが水溶液中に吹き込まれて冷却されるとともに、上記焼却炉への上記クロムを含有する廃液の供給量と上記硫黄化合物を含有する廃液の供給量との少なくとも一方が、上記水溶液の酸化還元電位に基づいて制御されることを特徴とする。

すなわち、このようにクロムを含有する廃液を、硫黄化合物を含有する廃液とともに焼却炉に供給して焼却すると、硫黄化合物の硫黄成分が燃焼・酸化して高温下でＳＯ_２となるので、クロム含有廃液を焼却した燃焼排ガスを水溶液中に吹き込んで捕集される六価クロムを、同時に水溶液中に吹き込まれた硫黄化合物の燃焼排ガスであるこのＳＯ_２（ただし、水溶液中ではＳＯ_３ ^２−）により還元して三価クロムとし、無害化することが可能となる。

従って、このようなクロム含有廃液の焼却処理方法および焼却処理装置によれば、例えば炉の下部に上記水溶液を保持する冷却缶を備えた焼却炉にクロムを含有する廃液と硫黄化合物を含有する廃液とを供給して燃焼させ、その排ガスを上記水溶液に吹き込んで冷却するだけでよく、上述した流動層焼却炉によってクロム含有廃棄物を焼却する場合のように排ガスを二次燃焼室で再度燃焼させる必要が無くなって、処理設備構造の簡略化を図るとともに処理のためのランニングコストを抑制することが可能となる。また、クロム含有廃液を液体のまま焼却炉に供給して処理することができるので、その取り扱いも容易であるという利点も得られる。

さらに、上記硫黄化合物を含有する廃液として、燃焼性を有する廃油を用いることにより、かかる廃油に通常含まれる硫黄化合物の硫黄成分によって上述のように六価クロムを還元することができるとともに、この硫黄化合物を含有する廃液としての廃油自体が燃焼することにより、焼却炉に供給すべき燃料の削減を図ることができるので、一層の処理コストの低減を促すことが可能となる。

ここで、これらクロムを含有する廃液と硫黄化合物を含有する廃液とは、それぞれ別々に焼却炉に供給されてもよいが、特に硫黄化合物を含有する廃液が上述のように燃焼性を有する廃油である場合には、これらを混合して上記焼却炉に供給することにより、クロム含有廃液の効率的な焼却を図ることができる。

そして、上記水溶液中に捕集された六価クロムを該水溶液中に吸収されたＳＯ_２によってどのくらい還元できるかは、この水溶液の酸化還元電位（ＯＲＰ）によって判断することができるので、本発明では、上記焼却炉へのクロムを含有する廃液の供給量と硫黄化合物を含有する廃液の供給量との少なくとも一方を、この水溶液の酸化還元電位に基づいて制御することにより、例えば六価クロムに対してＳＯ_２が少ない場合は、クロム含有廃液の供給量を減らしたり、硫黄化合物含有廃液の供給量を増大させたりすることにより、一層確実なクロム含有廃液の無害化を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、クロムを含有する廃液を比較的簡略な設備により低コストで確実に無害化処理することが可能となる。

図１は、本発明のクロム含有廃液の焼却処理装置の第１の実施形態を示すものであって、このクロム含有廃液とともに焼却炉１に供給される硫黄化合物含有廃液の発熱量が比較的少ない場合に用いる焼却処理装置を示している。以下、この焼却処理装置について説明しながら、本発明のクロム含有廃液の焼却処理方法の一実施形態についても合わせて説明する。

焼却炉１は縦長円筒状であって、その頂部からは、ＬＰＧ等の燃料と燃焼用の空気とが炉内に供給されて燃焼させられることにより、高温のガスが下方に向けて発生させられる。また、この頂部から焼却炉１の直胴部に至るコニカル部には、炉内に廃液を供給するノズル１Ａが、例えば周方向に間隔をあけて複数箇所（図１に示す焼却炉１では等間隔に２箇所）に設置されている。

これらのノズル１Ａに供給される廃液は、クロムを含有する廃液と硫黄化合物を含有する廃液とが図示されないタンクで強制攪拌されて、やはり図示されないポンプにより昇圧されることにより供給されるものであり、ノズル１Ａから上記高温のガスに向けて噴霧されることにより燃焼させられてクロムと硫黄成分が酸化させられ、その排ガスが焼却炉１下部に向けて吹き込まれる。なお、この焼却炉１の炉内温度は、例えばこの焼却炉１下部において９００℃〜１０００℃に保持される。

こうしてクロム含有廃液と硫黄化合物含有廃液とを焼却した排ガスが吹き込まれる焼却炉１の下部には、冷却水を保持した冷却缶２が配設されており、焼却により発生した上記排ガスはこの冷却缶２の冷却水に吹き込まれて冷却されるとともに、該冷却水は酸化したクロムと硫黄成分が吸収および捕集され水溶液となる。なお、この水溶液は、ポンプ２Ａによって循環させられている。

一方、冷却缶２において冷却させられるとともにクロムと硫黄成分とが吸収された排ガスは、ガス冷却器３にてさらに冷却され、次いでベンチュリースクラバー４および除害塔５を経由して浄化された後に大気に排出される。また、ガス冷却器３において排ガスを冷却することにより発生した凝縮水およびベンチュリースクラバー４での循環水の増加は、上記ポンプ２Ａと、循環ポンプ４Ａを介して再び冷却缶２に戻される。

このようなクロム含有廃液の焼却処理方法および焼却処理装置では、このクロム含有廃液を、硫黄化合物を含有した廃液とともに焼却炉１において焼却してその排ガスを冷却缶２の水溶液に吹き込むことにより、この水溶液中に捕集される六価クロムを、同時に燃焼した硫黄化合物から生成するＳＯ_２が水溶液に吸収されることにより生成するＳＯ_３ ^２−イオンにより三価クロムに還元して無害化することが可能となる。そして、こうして水溶液に吹き込まれた排ガスは、上述のようにガス冷却器３、ベンチュリースクラバー４、および除害塔５を経由して排出することができ、二次燃焼室等により燃料を使って再度燃焼させるような必要が無いので、焼却処理装置の構造を簡略化することができるとともに、処理コストの低減を図ることができる。

また、上記焼却処理方法および焼却処理装置では、クロムと硫黄化合物とを、ともに液体である廃液として上述のように図示されないポンプにより焼却炉１に供給し、上記ノズル１Ａから高温のガスに噴霧することによって焼却することができるので、その取り扱いが容易であるとともに、これらの廃液が大気中に曝されたり作業者に触れたりするのを極力防いで、清浄な作業環境や安全性を確保することが可能となる。しかも、本実施形態の焼却処理装置では、これらクロム含有廃液と硫黄化合物含有廃液とが上記タンクにおいて混合されて焼却炉１に供給されるので、この焼却炉１への供給経路を共通化することができ、さらに装置構造の簡略化を促して効率的な焼却を図ることができる。

ただし、このようにクロム含有廃液と硫黄化合物含有廃液とを混合せずに、それぞれ別の供給経路で焼却炉１内に供給するようにしてもよく、例えば図１に示した焼却炉１においては、一方のノズル１Ａからクロム含有廃液を、他方のノズル１Ａからは硫黄化合物含有廃液を炉内に噴霧するようにしてもよい。このようにクロム含有廃液と硫黄化合物含有廃液とを別の異なる供給経路で焼却炉１に供給する場合には、互いの供給量を独立して制御することが容易であるので、例えば冷却缶２の水溶液中に捕集される六価クロムに対して不足がないように硫黄化合物含有廃液を供給することが可能となる。

さらに、本実施形態では、このようにクロム含有廃液と硫黄化合物含有廃液との供給量を制御するのに際して、冷却缶２に保持された水溶液の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定し、その測定結果に基づいてそれぞれの供給量を制御している。すなわち、この酸化還元電位に基づいて水溶液中に常にＳＯ_３ ^２−イオンが余剰となっている状態が維持されるように各供給量を制御することにより、捕集された六価クロムを確実に三価クロムに還元して無害化することが可能となる。

次に、図２は、焼却炉１に供給される硫黄化合物含有廃液の発熱量が比較的多い場合の、本発明のクロム含有廃液の焼却処理装置の第２の実施形態を示すものであって、図１に示した第１の実施形態の焼却処理装置と共通する部分には同一の符号を配して説明を簡略化する。ここで、このような発熱量が多い硫黄化合物含有廃液として、この第２の実施形態では廃油を焼却炉１に供給するようにしている。

すなわち、上記第１の実施形態では、焼却炉１の頂部からＬＰＧ等の燃料と燃焼用の空気とが炉内に供給されて燃焼させられていて、これにより発生した高温のガスに向けて、焼却炉１の肩部に設けたノズル１Ａからクロム含有廃液と硫黄化合物含有廃液とを噴霧して焼却していたのに対し、この第２の実施形態では、硫黄化合物含有廃液としての上記廃油とクロム含有廃液とが混合、昇圧されて、焼却炉１の炉頂部に設けたバーナー部の噴霧ノズル１Ｂから噴霧されるとともに、燃焼用の空気によってそれ自体が燃焼させられることを特徴としている。

なお、このような発熱量の多い廃油としては、硫黄化合物を含有していて、クロム含有廃液とともに燃焼した際に上述のような炉内温度を維持できるものであれば、例えば各種の工業施設から廃棄される廃油や、ガソリンスタンド等から廃棄される自動車用の潤滑油、廃食用油などであってもよい。また、この第２の実施形態の変形例として、かかる廃油を焼却炉１の炉頂部に設けた噴霧ノズル１Ｂから噴霧して燃焼させる一方、クロム含有廃液は第１の実施形態と同様に焼却炉１の肩部に設けたノズル１Ａから、この廃油を燃焼して生じた高温のガスに向けて噴霧して焼却してもよい。

従って、このような第２の実施形態によれば、廃油自体が有する発熱量の高さと廃油に元々含有される硫黄化合物とを利用して、クロムを含有する廃液を焼却するとともに六価クロムを三価クロムに還元して無害化することができる。すなわち、第１の実施形態のＬＰＧのような燃料を必要とすることなくクロム含有廃液を処理することができるので、ランニングコストの一層の低減を図ることができる。

以下、上述した第１の実施形態に基づく本発明の実施例と、これに対する比較例とについて説明する。本発明の実施例のうち実施例１では、図１に示した焼却処理装置を用いて、表１に示すクロムを含有する廃液と硫黄化合物を含有する廃液とを焼却炉１に供給し、ＬＰＧを燃料として表２に示す通り、クロムを含有する廃液を１．５ｋｇ／ｈ、硫黄化合物を含有する廃液を１．５ｋｇ／ｈで供給し焼却して、その際の六価クロムの生成量を測定した。また、実施例２では、表２に示す通り、表１に示したクロムを含有する廃液を２．６ｋｇ／ｈと同表１に示した硫黄化合物を含有する廃液を０．４ｋｇ／ｈで供給し焼却して、その際の六価クロムの生成量を測定した。一方、比較例では、表１の硫黄化合物を含有する廃液を供給せず、焼却炉１に供給する全量を表１のクロムを含有する廃液として同様の条件で焼却し、その際の六価クロム生成量を測定した。これらの結果を、実施例１、２および比較例について冷却缶２における六価クロムの生成量を表３に、また実施例１および比較例については冷却缶２から排出された排ガス中の六価クロムの生成量を表４に示す。

なお、冷却缶２における六価クロムの生成量は、廃液供給後３０分程度経過した後の安定した状態で最初のサンプリングを行ってこれをブランクとし、その後冷却缶２からの液の抜き出しは行わずに、１時間後、２時間後にそれぞれサンプリングを行って、その増減で六価クロム量を確認した。また、排ガス中の六価クロムの生成量は、やはり廃液供給後３０分程度経過後の安定した状態で、吸収瓶を用いてガスサンプリングを行い、その吸収液を分析して測定した。

これら表３、表４の結果より、クロム含有廃液だけを供給して焼却した比較例では、排ガス中の六価クロムは検出下限であったものの、冷却缶２においては六価クロムが生成されていることが確認された。これに対して、本発明による実施例１では、冷却缶２内の水溶液中の六価クロムおよび排ガス中の六価クロムともに検出下限の値であって、六価クロムの生成が十分に抑制されていたのが分かる。また、実施例２では、冷却缶２内の水溶液中の六価クロムは、実施例１のように検出下限とはなっていないが、ブランクの値に比較して減少しており、やはり六価クロムが抑制されていることが分かる。

本発明の第１の実施形態におけるクロム含有廃液の焼却処理装置を示す図である。 本発明の第２の実施形態におけるクロム含有廃液の焼却処理装置を示す図である。

符号の説明

１ 焼却炉
２ 冷却缶
３ ガス冷却器
４ ベンチュリースクラバー
５ 除害塔

Claims (4)

1. クロムを含有する廃液を、硫黄化合物を含有する廃液とともに焼却炉に供給して焼却し、焼却により発生した排ガスを水溶液中に吹き込んで冷却するとともに、上記焼却炉への上記クロムを含有する廃液の供給量と上記硫黄化合物を含有する廃液の供給量との少なくとも一方を、上記水溶液の酸化還元電位に基づいて制御することを特徴とするクロム含有廃液の焼却処理方法。
2. 上記硫黄化合物を含有する廃液が、燃焼性を有する廃油であることを特徴とする請求項１に記載のクロム含有廃液の焼却処理方法。
3. 上記クロムを含有する廃液と上記硫黄化合物を含有する廃液とを混合して上記焼却炉に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクロム含有廃液の焼却処理方法。
4. クロムを含有する廃液を、硫黄化合物を含有する廃液とともに焼却する焼却炉を備え、この焼却炉において発生した排ガスが水溶液中に吹き込まれて冷却されるとともに、上記焼却炉への上記クロムを含有する廃液の供給量と上記硫黄化合物を含有する廃液の供給量との少なくとも一方が、上記水溶液の酸化還元電位に基づいて制御されることを特徴とするクロム含有廃液の焼却処理装置。

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