JP5783547B2 - 焼却灰処理システム - Google Patents

Description

本発明は、焼却灰処理システムに関する。

ごみ焼却炉等から排出される焼却灰を、水洗により焼却灰中に含まれる塩素分を除去することで、セメント原料に利用するという再資源化技術が開発されている。このように塩素分を除去することで、溶融炉なしで焼却灰の再資源化が可能となる。焼却灰の水洗処理方法としては、特開２００８−０５５３９５号公報、特開２００８−２６４７６８号公報、特開２００８−２９０００５号公報に記載されているように、２段階の水洗処理装置を設け、第一段の水洗処理装置で焼却灰を水洗して塩素除去をほぼ完了させ、第二段の水洗装置で焼却灰に残留する洗浄水を置換除去する方法が一般的である。

このような水洗処理方法では、水洗の前処理として、比重差分離装置を用いて金属片や大径物などの異物を焼却灰から除去することが行われている（特開２００８−２６４７６８号公報、特開２００８−２９０００５号公報）。

特開２００８−０５５３９５号公報 特開２００８−２６４７６８号公報 特開２００８−２９０００５号公報

特開２００８−０５５３９５号公報には特に前処理が記載されていないが、金属片や大径物などの異物を除去しないと、焼却灰の搬送系でつまりや、ノズル、ポンプの閉塞、破損などのトラブルが生じるおそれがある。したがって、異物除去の前処理は不可欠である。そこで、特開２００８−２６４７６８号公報や特開２００８−２９０００５号公報には、その方法として比重差分離装置を用いている。比重差分離装置では、金属片や大径物は装置の最下部に沈降、堆積する。その堆積層を除去するが、金属片や大径物の堆積層には空隙が多く、その空隙に焼却灰が入り込む。また、除去する異物に灰が付着することから、灰のロスが多く、再資源化する灰の回収率が低くなるという問題がある。また、浮上性の金属片は比重の小さい灰とともにオーバーフローして除去されない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、水洗処理を行う前に焼却灰中に含まれる異物を除去しても、再資源化する灰の回収率を高く維持することができる焼却灰処理システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る焼却灰処理システムは、焼却灰から異物を除去するとともに、スクリーン上に留まる異物に付着する焼却灰を洗浄水の噴射で洗い落とす湿式スクリーンと、前記湿式スクリーンで異物を除去した焼却灰を、水洗処理して焼却灰中の塩素を除去する洗浄装置とを備え、前記湿式スクリーンで使用する洗浄水として、前記洗浄装置の水洗処理に使用する洗浄水を補給水で希釈したものを使用するとともに、前記洗浄水で洗い落とされた焼却灰は、前記洗浄装置内に投入されることを特徴とする。

前記洗浄装置としては、複数の洗浄装置を直列に配置することが好ましい。

本発明に係る焼却灰処理システムは、別の態様として、焼却灰から異物を除去するとともに、スクリーン上に留まる異物に付着する焼却灰を洗浄水の噴射で洗い落とす湿式スクリーンと、前記湿式スクリーンで異物を除去した焼却灰を、水洗処理して焼却灰中の塩素を除去する洗浄装置とを備え、前記湿式スクリーンで使用する洗浄水として、前記洗浄装置の水洗処理に使用する洗浄水を使用するとともに、前記洗浄装置の水洗処理に使用する洗浄水の一部を抜き出して、固液分離する固液分離装置を更に備え、この固液分離装置で生じた排水を再び前記洗浄装置に戻すことを特徴とする。前記洗浄装置から抜き出した洗浄水には、凝集剤を添加することが好ましい。また、本発明に係る焼却灰処理システムは、焼却灰中の飛灰を水洗処理して飛灰中の塩素を除去する飛灰洗浄装置を更に備えることができ、前記固液分離装置で生じた排水を、この飛灰洗浄装置の水洗処理の洗浄水に使用することが好ましい。

このように本発明によれば、湿式スクリーンによって、焼却灰から異物を除去するとともに、スクリーン上に留まる異物に付着する焼却灰を洗浄水で洗い落とし、次工程の洗浄装置内に投入できるため、焼却灰中に含まれる異物を除去するとともに、再資源化する灰の回収率を高く維持することができる。

本発明に係る焼却灰処理システムの一実施の形態を示す模式図である。 図１に示す焼却灰処理システムの改変例を示す模式図である。 図１に示す焼却灰処理システムの別の改変例を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る焼却灰処理システムの一実施の形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の焼却灰処理システムは、焼却炉（図示省略）から排出された焼却灰のうち主灰が投入される投入ホッパ１２と、主灰を所定の量で移送する投入コンベア１４と、投入された主灰中の大径物を除去する湿式スクリーン２４と、大径物を除去した主灰を第一洗浄水により水洗処理して、主灰中の塩素を除去する第一洗浄槽３０と、第一洗浄槽３０で洗浄した主灰を更に第二洗浄水で水洗処理する第二洗浄槽４０と、第二洗浄槽４０で洗浄した主灰を一時的に貯蔵する製品ヤード５０とを主に備える。

なお、焼却炉から排出される焼却灰は、焼却炉の炉底から回収される主灰と、焼却排ガス中に浮遊し、焼却炉の集塵装置により回収される飛灰とに区分される。飛灰は、粒径が細かく、通常、異物の混入が少ないことから、通常、主灰のみを投入ホッパ１２に供給するが、主灰と飛灰の両方を投入ホッパ１２に供給することもできる。

湿式スクリーン２４は、所定の目開きを有するスクリーン上に洗浄水を噴射して、スクリーンに付着した灰を洗い落とすことができるものである。本実施の形態では、スクリーンの目開きは２０ｍｍから３０ｍｍの範囲である。２０ｍｍ以上の目開きにすることで、大径物の異物を取り除くことができる。一方、３０ｍｍ以下の目開きにすることで、後段の洗浄槽内のクリアランス以上の焼却灰を除去することができ、噛み込みや詰りといったトラブルを防止することができる。したがって、目開きの上限は装置のクリアランスによるが、好ましい目開きの範囲は２０ｍｍから３０ｍｍの範囲である。

投入コンベア１４と湿式スクリーン２４の間には、図１に示すように、主灰中の金属の異物を除去する磁選機２２を設置することが好ましい。すなわち、金属の異物を除去した主灰が、湿式スクリーン２４に投入される。また、本発明では、湿式スクリーン２４で大径物の異物を除去された主灰（細粒灰）は、従来配置される比重差分離装置による異物除去や主灰の分級が行われることなく、第一洗浄槽３０に投入されるように構成されている。

第一洗浄槽３０には、第一洗浄水が貯留されている。この第一洗浄槽３０には、槽内から第一洗浄水を取水する取水管３１と、取水した第一洗浄水を所定のｐＨに調整する中和槽３２と、ｐＨ調整された第一洗浄水を第一洗浄槽３０に供給する供給管３３が設けられている。また、中和槽３２には、硫酸タンク３４と、硫酸タンク３４から中和槽３２に硫酸を供給する酸供給管３５が設けられている。なお、中和槽３２を設けることなく、硫酸タンク３４から直接硫酸を第一洗浄槽３０内に滴下し、第一洗浄水のｐＨを調整する構成としてもよい。

なお、洗浄水に用いる酸として硫酸を例に挙げたが、洗浄水のｐＨを調整できる非塩素系の酸であれば、これに限定されるものではなく、例えば、硝酸でもよい。中和槽３２には、第一洗浄水のｐＨを９〜１１の範囲に調整できるようにｐＨ計（図示省略）が設置されている。また、第一洗浄槽３０には、第１洗浄水中に投入された主灰を撹拌する撹拌機（図示省略）を設置することが好ましい。

第一洗浄槽３０と第二洗浄槽４０の間には、第一洗浄水で洗浄された主灰を脱水する固液分離装置（図示省略）が設置されている。この固液分離装置で脱水された主灰は、第二洗浄槽４０に投入され、排水は第一洗浄槽３０に戻されるように構成されている。

また、第二洗浄槽４０と製品ヤード５０の間にも、第二洗浄水で洗浄された主灰を脱水する固液分離装置（図示省略）が設置されている。この固液分離装置で脱水された主灰は、製品ヤード５０に投入され、排水は第二洗浄槽４０に戻されるように構成されている。

以上の構成によれば、先ず、投入ホッパ１２に投入された主灰は、投入コンベア１４により一定の量で湿式スクリーン２４に投入され、所定の目開きのスクリーンを通過する細粒灰が、第一洗浄槽３０内に投入され、スクリーン上に留まる大径物の異物が除去される。湿式スクリーン２４では、スクリーン上に留まる異物に付着した灰を洗浄水で洗い落として第一洗浄槽３０内に投入することができるので、主灰中の異物を除去しても、灰の回収率を高く維持することができる。

なお、湿式スクリーン２４では、小さい金属片は除去されないが、焼却灰に含有する金属であれば、小さいサイズのものが各洗浄槽に入っても設備運転稼動や、回収する灰性状などに特に不具合はない。もちろん、図１に示すように、磁選機２２を配置することで、主灰は、湿式スクリーンの前に、磁選機２２に投入され、予め、金属の異物（主に鉄）を除去することができる。

次に、第一洗浄槽３０内に貯留する第一洗浄水中に投入された主灰（細粒灰）は、含有する塩素分が、中和槽３２でｐＨが９〜１１の範囲に調整された第一洗浄水に溶出することから、塩素濃度が大幅に低下する。この第一洗浄槽３０で水洗処理された主灰を含む処理水は、固液分離装置（図示省略）に導入されて主灰と排水とに分離され、主灰は第二洗浄槽４０に供給され、排水は第一洗浄槽３０に戻される。

第二洗浄槽４０に供給される主灰には、塩素分を含む第一洗浄水が残留しているが、第二洗浄槽４０には、第二洗浄水が貯留されており、この第二洗浄水と置換されることにより、極めて低濃度の塩素濃度となるまで塩素分を除去することができる。第二洗浄槽４０で水洗処理された主灰を含む処理水は、固液分離装置（図示省略）に導入されて主灰と排水とに分離され、主灰は製品ヤード５０に供給され、排水は第二洗浄槽４０に戻される。

なお、図１に示す実施の形態において、湿式スクリーン２４のスクリーン上を洗浄する洗浄水としては、工業用水や水道水、井水などの水を使用することもできるが、水の使用量を少なく抑えるため、第一洗浄槽３０内に貯留する第一洗浄水を利用することが好ましい。但し、第一洗浄水は主灰の水洗に循環利用しているため、主灰中に存在する水中で沈殿も浮上もしない懸濁性の浮遊物質が、第一洗浄水中に蓄積して、浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）が高くなる。ＳＳ濃度が高くなると、第一洗浄槽３０内や、管内、その他の設備、機器にこの浮遊物質が付着し易くなる。また、第一洗浄水の粘性も高くなり、第一洗浄水の再利用が難しくなる。

そこで、図１に示すように、第一洗浄槽３０内の第一洗浄水を湿式スクリーン２４の洗浄水として供給する再利用管３６を設けるとともに、この再利用管３６に、第二洗浄槽４０内の第二洗浄水を補給水として供給する補給管４２を設けるか、工業用水や水道水などの水を補給水として供給する補給管４４を設けるか、またはこれらの両方の補給管４２、４４を設ける。

このような構成によれば、湿式スクリーン２４にて主灰から大径物の異物を除去する際に、再利用管３６の第一洗浄水を、補給管４２、４４の補給水で希釈して使用することで、ＳＳ濃度の低い洗浄水でスクリーン上を洗浄することができる。湿式スクリーン２４の洗浄水のＳＳ濃度が１万ｐｐｍ以下となるように、第一洗浄水を補給水で希釈することが好ましい。なお、所定のＳＳ濃度に希釈するために、再利用管３６および補給管４２、４４には、ＳＳ濃度計（図示省略）やバルブ（図示省略）が設けられている。

湿式スクリーン２４の洗浄水は、スクリーン上に留まる主灰を洗い流した後、再び第一洗浄槽３０内に導入される。よって、希釈されてＳＳ濃度の低い洗浄水が第一洗浄槽３０に供給されるので、第一洗浄槽３０内に貯留する第一洗浄水のＳＳ濃度も低下する。このように第一洗浄水を補給水で希釈して、第一洗浄槽３０と湿式スクリーン２４とで循環利用することで、第一洗浄水の再利用率を高めることができ、システム全体の洗浄水の量を低減することができる。

このように補給水で希釈することで、第一洗浄水のＳＳ濃度を下げることができるが、この方法に代えて又は併せて、図２に示すように、第一洗浄槽３０の底部に、第一洗浄水を一部抜き出す抜き出し管３７を設け、この抜き出した第一洗浄水を脱水する脱水機３８を設けるとともに、脱水機の排水を再び第一洗浄槽３０に供給する戻り管３９を設けることでも、第一洗浄水のＳＳ濃度を下げることができる。脱水機３８としては、第一洗浄水中の懸濁性の細粒を固液分離できるものであれば特に限定されないが、フィルタープレスやスクリュープレスなどが好ましい。

このような構成によれば、第一洗浄槽３０から抜き出し管３７により抜き出された第一洗浄水は、脱水機３８により脱水される。脱水機３８で生じた脱水ケーキは、主成分が焼却灰であるため、塩素濃度が再資源化できる程度に低い場合、そのまま製品ヤード５０に送る。これにより、第一洗浄水に灰が蓄積することに起因する灰回収率の低下を防ぐことができる。一方、脱水機３８で生じた排水は、懸濁性の浮遊物質が除去され、戻り管３９により再び第一洗浄槽３０に送られる。これにより、第一洗浄槽３０内の第一洗浄水のＳＳ濃度が下がることから、第一洗浄水の再利用率が高まり、洗浄水量を低減することができる。

なお、抜き出し管３７には、図２に示すように、凝集剤供給装置５２を設置することができる。凝集剤としては、非塩素系凝集剤であれば、無機系凝集剤でも、有機系凝集剤でも使用することができる。抜き出し管３７により抜き出した第一洗浄水に、凝集剤供給装置５２から凝集剤を添加することで、脱水機３８での脱水を容易に行うことができ、凝集性の悪い灰の場合でも、第一洗浄水に残留した灰を除去することができる。

また、上記の実施の形態では、主灰の処理について説明してきたが、飛灰も併せて処理するために、図３に示すように、飛灰水洗洗浄槽５４を設置することができる。この飛灰水洗洗浄槽５４には、脱水機３８で生じた排水の一部を飛灰洗浄水として供給する飛灰洗浄水供給管５３と、飛灰水洗洗浄槽５４で水洗した飛灰を含む処理水を脱水機３８に供給する飛灰処理水供給管５５が設けられている。また、飛灰水洗洗浄槽５４には、洗浄水中に投入された飛灰を撹拌する撹拌機５６が設けられている。

このような構成によれば、先ず、飛灰水洗洗浄槽５４内に飛灰洗浄水供給管５３を介して脱水機３８からの排水、すなわち、ＳＳ濃度が低減された第一洗浄水を供給する。そして、飛灰を飛灰水洗洗浄槽５４に供給し、この第一洗浄水中に飛灰が分散するように、撹拌機５６で撹拌する。飛灰水洗洗浄槽５４で水洗した飛灰を含む処理水は、飛灰処理水供給管５５を介して脱水機３８に供給する。

脱水機３８で生じた飛灰を含む脱水ケーキは、塩素濃度が再資源化できる程度に低い場合、そのまま製品ヤード５０に送る。一方、塩素濃度が再資源化できる程度に低くない場合、第二洗浄槽４０に送る。これにより、飛灰の塩素除去も行うことができ、再資源化することができる。一方、脱水機３８で生じた排水は、また、飛灰洗浄水供給管５３を介して飛灰水洗洗浄槽５４に供給するとともに、戻り管３９により第一洗浄槽３０に送る。

図１に示す湿式スクリーンを備えた焼却灰処理システムを用いて、清掃工場の焼却灰から灰を回収する試験を行った。また、比較例として、湿式スクリーンに代えて従来の比重差分離装置を用いて同様に清掃工場の焼却灰から灰を回収する試験を行った。なお、試験に用いた焼却灰は同一採取日のものである。その結果を表１に示す。

表１に示すように、比重差分離装置を用いた比較例では、灰回収率が４８．５％であったのに対し、湿式スクリーンを用いた実施例では、灰回収率が６９．４％と２０％以上も向上した。また、焼却灰は同一採取日のものとは限らないものの、同清掃工場の焼却灰を用いて実施例および比較例の試験を繰り返し行ったところ、試験全体での灰回収率の平均値は、表１に示すように、１０％近く向上した。

１２ 投入ホッパ
１４ 投入コンベア
２２ 磁選機
２４ 湿式スクリーン
３０ 第一洗浄槽
３２ 中和槽
３４ 硫酸タンク
３８ 脱水機
４０ 第二洗浄槽
５０ 製品ヤード
５４ 飛灰水洗洗浄槽

Claims (4)

1. 焼却灰から異物を除去するとともに、スクリーン上に留まる異物に付着する焼却灰を洗浄水の噴射で洗い落とす湿式スクリーンと、
   前記湿式スクリーンで異物を除去した焼却灰を、水洗処理して焼却灰中の塩素を除去する洗浄装置と
   を備えた焼却灰処理システムであって、
   前記湿式スクリーンで使用する洗浄水として、前記洗浄装置の水洗処理に使用する洗浄水を補給水でその浮遊物質濃度が１万ｐｐｍ以下となるように希釈したものを使用するとともに、前記洗浄装置の水洗処理に使用する洗浄水が、非塩素系の酸によってｐＨが９〜１１の範囲に調整された洗浄水であり、前記洗浄水で洗い落とされた焼却灰は、前記洗浄装置内に投入される焼却灰処理システム。
2. 焼却灰から異物を除去するとともに、スクリーン上に留まる異物に付着する焼却灰を洗浄水の噴射で洗い落とす湿式スクリーンと、
   前記湿式スクリーンで異物を除去した焼却灰を、水洗処理して焼却灰中の塩素を除去する洗浄装置と
   を備えた焼却灰処理システムであって、
   前記湿式スクリーンで使用する洗浄水として、前記洗浄装置の水洗処理に使用する洗浄水を使用するとともに、前記洗浄装置の水洗処理に使用する洗浄水が、非塩素系の酸によってｐＨが９〜１１の範囲に調整された洗浄水であり、
   前記洗浄装置の水洗処理に使用する洗浄水の一部を抜き出して、固液分離する固液分離装置を更に備え、この固液分離装置で生じた排水を再び前記洗浄装置に戻す焼却灰処理システム。
3. 前記洗浄装置から抜き出した洗浄水に、凝集剤を添加する請求項２に記載の焼却灰処理システム。
4. 焼却灰中の飛灰を水洗処理して飛灰中の塩素を除去する飛灰洗浄装置を更に備え、前記固液分離装置で生じた排水を、前記飛灰洗浄装置の水洗処理の洗浄水に使用する請求項２又は３に記載の焼却灰処理システム。

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