JP6599104B2 - 主灰の脱塩・セメント原料化方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、都市ごみ等を焼却した際に発生するごみ焼却灰（主灰）を有効利用する技術に関する。
従来、都市ごみ等を焼却した際に発生する主灰のほとんどが最終処分場で埋め立て処理されていたが、最終処分場の枯渇の虞に鑑み、近年、セメント原料として有効利用されている。主灰は塩素分を多く含むため、セメント原料として有効利用するにあたって事前に塩素分を除去する必要がある。また、主灰は粒子の粒度によって塩素濃度が異なり、微粒子側に塩素分が偏在している。
そこで、特許文献１等には、図３に示すように、ホッパ２２に受け入れた主灰Ｍと、主灰Ｍの１倍〜１０倍の重量の水Ｗ４とを混合撹拌装置２３で混合撹拌した後、主灰スラリーＳ３を分級装置２４で微粒子スラリーＳ４と粗粒子ＣＰとに分級し、微粒子スラリーＳ４をタンク２５に供給して水洗し、酸性ガス導入装置２６から酸性ガスＧをタンク２５に導入して微粒子スラリーＳ４に含まれる難溶性塩の分解を促進し、タンク２５から排出したスラリーＳ５を固液分離装置２７でろ液Ｌ２と微粒子Ｆとに固液分離し、ろ液Ｌ２を排水処理装置２８で処理すると共に、微粒子Ｆを粗粒子ＣＰと合流させてセメント原料として利用する装置２１が記載されている。
しかし、上記特許文献１等に記載の主灰の脱塩・セメント原料化装置２１では、スラリーＳ５を脱水して得られたろ液Ｌ２を排水処理装置２８で処理するが、ろ液Ｌ２に含まれる重金属類の濃度を低減し、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）及びＣＯＤ（化学的酸素要求量）が排水基準を満たすようにろ液Ｌ２を排水処理するには多額のコストを要し、改善の余地があった。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、排水処理コストを低く抑えながら主灰を脱塩し、セメント原料等に有効利用することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、主灰の脱塩方法であって、主灰に水を添加してスラリー化し、該主灰スラリーを発泡させ、該発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗し、該スラリーを水洗した後のろ液の重金属類の濃度を低減する処理を行うことを特徴とする。
本発明によれば、主灰を水洗、固液分離した後のろ液のＢＯＤ及びＣＯＤを増加させる成分を発泡スラリーの泡分に濃縮させることができるため、発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗して固液分離した後のろ液のＢＯＤ及びＣＯＤが低下し、ろ液に対するＢＯＤ及びＣＯＤ処理が不要となるため、主灰の脱塩処理に要するコストを大幅に低減することができる。
上記主灰の脱塩方法において、前記泡分を水洗し、該泡分を水洗した後のろ液の重金属類の濃度を低減する処理を行うことができる。上述のように、発泡スラリーの泡分に、主灰を水洗、固液分離した後のろ液のＢＯＤ及びＣＯＤを増加させる成分を濃縮させたため、従来に比べてＢＯＤ及びＣＯＤ処理に要するコストを低減することができると共に、脱塩した泡分も有効利用することができる。
上記主灰の脱塩方法において、前記主灰の粒度を１ｍｍ未満に調整した後スラリー化することができ、塩素分が偏在している微粒子側のスラリーから効率よく脱塩を行うことができる。
上記主灰の脱塩方法において、前記主灰スラリーに酸性ガス又は酸を添加することができ、主灰スラリーに含まれるフリーデル氏塩等の難溶性塩の分解を促進することで、主灰の脱塩率をさらに向上させることができる。
また、本発明は、主灰の脱塩・セメント原料化方法であって、前記発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗した後固液分離して得られた固形分、又は該スラリーを水洗しながら固液分離して得られた固形分をセメント原料として利用することができる。
さらに、本発明は、主灰の脱塩・セメント原料化方法であって、前記泡分をそのまま、又は前記泡分を水洗した後固液分離して得られた固形分、あるいは前記泡分を水洗しながら固液分離して得られた固形分をセメント原料として利用することができる。
上記両発明によれば、低コストで脱塩した主灰をセメント原料として有効利用することができる。
さらに、本発明は、主灰の脱塩装置であって、主灰に水を添加してスラリー化し、該主灰スラリーを発泡させる発泡装置と、該発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗する水洗装置と、該水洗装置で水洗した後のろ液の重金属類の濃度を低減する処理を行う排水処理装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗して固液分離した後のろ液のＢＯＤ及びＣＯＤが低下し、このろ液に対するＢＯＤ及びＣＯＤ処理が不要となるため、主灰の脱塩処理に要するコストを大幅に低減することができる。
上記主灰の脱塩装置において、前記泡分を水洗する第２の水洗装置と、該第２の水洗装置で水洗した後のろ液の重金属類の濃度を低減する処理を行う排水処理装置とをさらに備えることができる。これにより、上述のように、発泡スラリーの泡分に、主灰を水洗、固液分離した後のろ液のＢＯＤ及びＣＯＤを増加させる成分を濃縮させることができ、従来に比べてＢＯＤ及びＣＯＤ処理に要するコストを低減することができると共に、脱塩した泡分も有効利用することができる。
また、本発明は、主灰の脱塩・セメント原料化装置であって、前記発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗した後固液分離して得られた固形分、又は該スラリーを水洗しながら固液分離して得られた固形分をセメント製造装置に供給する供給装置をさらに備えることができる。
さらに、本発明は、主灰の脱塩・セメント原料化装置であって、前記泡分をそのまま、又は前記泡分を水洗した後固液分離して得られた固形分、あるいは前記泡分を水洗しながら固液分離して得られた固形分をセメント製造装置に供給する供給装置をさらに備えることができる。
上記両発明によれば、低コストで脱塩した主灰をセメント原料として有効利用することができる。
以上のように、本発明によれば、排水処理コストを低く抑えながら主灰を脱塩し、セメント原料等に有効利用することができる。
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る主灰の脱塩・セメント原料化装置の第１の実施形態を示し、この装置１は、ごみ焼却灰（以下「主灰」という。）Ｍ１を受け入れるホッパ２と、ホッパ２から供給された主灰Ｍ１の粒度を調整する分級装置３と、分級装置３から排出された微粒Ｍ２に水Ｗ１と、酸性ガスＧとを添加し、微粒Ｍ２をスラリー化すると共に、酸性ガスＧによって発泡させるタンク４と、タンク４内の発泡スラリーからオーバーフロー式や吸気手段等を用いて泡分Ｆを回収する泡回収タンク６と、発泡スラリーから泡分Ｆを回収した後のスラリーＳを固液分離するフィルタプレス等の固液分離装置７と、固液分離装置７から排出されたろ液Ｌを排水処理する排水処理装置８を備える。
分級装置３は、主灰Ｍ１の粒径を１ｍｍ未満に調整するために設けられる。これにより、主灰Ｍ１の塩素濃度の低い粗粒子をそのままセメント原料等として利用し、塩素濃度の高い微粒子のみを処理対象とする。
スラリー化装置及び発泡装置としてのタンク４は、微粒Ｍ２を水Ｗ１によりスラリー化し、この微粒スラリーに、散気盤やエアレーション装置等（不図示）を通して供給される酸性ガスＧを吹き込んで発泡させるために設けられる。酸性ガスＧの代わりに硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸等の酸をタンク４内に投入し、酸性ガスＧを吹き込まずに空気Ａを吹き込んで微粒スラリーを発泡化してもよい。また、微粒スラリーの発泡のみを目的として、酸を投入せずに空気Ａのみをタンクに吹き込んでもよい。
酸性ガス導入装置５は、タンク４に酸性ガスＧを導入するために設けられ、導入する酸性ガスＧとしては、ＣＯ2を多く含むセメントキルンの排ガスやＳＯ2を多く含む塩素バイパス設備の排ガスを利用することができる。
次に、上記構成を有する脱塩・セメント原料化装置１の動作について図１を参照しながら説明する。
ホッパ２に受け入れた主灰Ｍ１を分級装置３に供給し、分級装置３で粒度調整した後の粒径１ｍｍ未満の微粒Ｍ２をタンク４に投入する。この微粒Ｍ２の重量の１倍〜１０倍の重量の水Ｗ１をタンク４内の微粒Ｍ２に添加してスラリー化する。
微粒Ｍ２をスラリー化した後、タンク４に酸性ガス導入装置５から酸性ガスＧを吹き込み、微粒スラリーに含まれるフリーデル氏塩等の難溶性塩の分解を促進させると共に、スラリーを発泡化する。タンク４内の微粒スラリーのｐＨを２〜１２、より好ましくは４〜９、さらに好ましくは６〜８に調整する。スラリーの発泡化により、微粒スラリーの５〜２０％が発泡し、８０〜９５％がスラリーのまま残る。
タンク４内の泡分Ｆを泡回収タンク６に貯留した後、供給装置（不図示）を介してセメント製造設備に供給し、セメント原料として利用する。この泡分Ｆには、ＢＯＤ及びＣＯＤを増加させる成分が濃縮しているため、泡分Ｆをセメント製造設備にそのまま投入することでＢＯＤ及びＣＯＤ処理を不要とする。
一方、タンク４内のスラリーＳを固液分離装置７に供給し、洗浄水Ｗ２によって水洗しながら固液分離し、固形分Ｃとろ液Ｌとに分離する。固形分Ｃは、供給装置（不図示）を介してセメント製造装置に供給し、セメント原料として利用する。スラリーＳを洗浄した後の洗浄水Ｗ２は、タンク４においてスラリー化のための水Ｗ１として再利用することができる。
上述のように、泡分ＦにＢＯＤ及びＣＯＤを増加させる成分を濃縮させたことで、ろ液Ｌについては、排水処理装置８で重金属を除去するだけで放流することができる。
以上説明したように、従来微粒スラリー全体について重金属類、ＢＯＤ及びＣＯＤに関する処理を行っていたのに対し、本実施の形態では、ＢＯＤ及びＣＯＤに関する排水処理を省略し、泡分Ｆを除去した後のスラリーＳについてのみ重金属類の濃度を低減する処理を行うだけであるため、排水処理コストを大幅に低減することができる。
次に、本発明に係る主灰の脱塩・セメント原料化装置の第２の実施形態について図２を参照しながら説明する。この装置１１は、図１に示す装置１の構成に加え、泡回収タンク６の後段に固液分離機１２と、排水処理装置１３とをさらに備える。尚、装置１と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して説明を省略する。
固液分離機１２は、泡回収タンク６からの泡分Ｆを固液分離するために設けられ、泡分Ｆを固形分Ｃ１と、ろ液Ｌ１とに分離する。排水処理装置１３は、固液分離機１２からのろ液Ｌ１を、ＢＯＤ、ＣＯＤ及び重金属含有量が排水基準を満たすように排水処理するために設けられる。
次に、上記構成を有する脱塩・セメント原料化装置１１の動作について、上記装置１と異なるもののみ説明する。
泡回収タンク６に貯留される泡分Ｆを固液分離機１２に供給し、洗浄水Ｗ３によって水洗しながら固液分離し、固形分Ｃ１とろ液Ｌ１とに分離する。固形分Ｃ１は、供給装置（不図示）を介してセメント製造装置に供給し、セメント原料として利用する。泡分Ｆを洗浄した後の洗浄水Ｗ３は、タンク４においてスラリー化のための水Ｗ１として再利用することができる。
一方、ろ液Ｌ１には、ＢＯＤ及びＣＯＤを増加させる成分が濃縮され、重金属も含まれているため、排水処理装置１３において、ろ液Ｌ１のＢＯＤ、ＣＯＤ及び重金属含有量が排水基準を下回るように排水処理した後放流する。
以上説明したように、従来微粒スラリー全体について重金属類、ＢＯＤ及びＣＯＤに関する処理を行っていたのに対し、本実施の形態では、泡分Ｆ側にＢＯＤ及びＣＯＤを増加させる成分を濃縮させてＢＯＤ及びＣＯＤ処理を行うため、従来に比べて処理量が低下し、処理コストを低減すると共に、排水処理装置１３を小型に抑えることができる。また、泡分Ｆをセメント製造設備に投入しないため、第１の実施形態の泡分Ｆをそのままセメント原料として利用する場合よりも、セメント製造設備における熱量損失を低減することができる。
尚、上記実施の形態では、タンク４から排出されたスラリーＳ及び泡回収タンク６から排出された泡分Ｆをフィルタプレス等の固液分離装置７、１２で水洗しながら固液分離したが、脱水機等を用いてスラリーＳを単に固液分離することもできる。
また、ろ液Ｌ、Ｌ１の一部を固液分離装置７、１２に戻して再使用することもできる。この際、循環するろ液の電気伝導度を測定してろ液の循環量を決定することが望ましい。
さらに、脱塩した固形分Ｃ、Ｃ１の用途はセメント原料に限らず、路盤材原料等に利用することもできる。
１ 主灰の脱塩・セメント原料化装置
２ ホッパ
３ 分級装置
４ タンク
５ 酸性ガス導入装置
６ タンク
７ 固液分離装置
８ 排水処理装置
１１ 主灰の脱塩・セメント原料化装置
１２ 固液分離装置
１３ 排水処理装置
Ｃ、Ｃ１ 固形分
Ｇ 酸性ガス
Ｌ、Ｌ１ ろ液
Ｍ１ 主灰
Ｍ２ 微粒
Ｓ スラリー
Ｗ１ 水
Ｗ２、Ｗ３ 洗浄水
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Claims (10)
- 主灰に水を添加してスラリー化し、
該主灰スラリーを発泡させ、
該発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗し、
該スラリーを水洗した後のろ液の重金属類の濃度を低減する処理を行うことを特徴とする主灰の脱塩方法。 - 前記泡分を水洗し、該泡分を水洗した後のろ液の重金属類の濃度を低減する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の主灰の脱塩方法。
- 前記主灰の粒度を１ｍｍ未満に調整した後スラリー化することを特徴とする請求項１又は２に記載の主灰の脱塩方法。
- 前記主灰スラリーに酸性ガス又は酸を添加することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の主灰の脱塩方法。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の主灰の脱塩方法における前記発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗した後固液分離して得られた固形分、又は該スラリーを水洗しながら固液分離して得られた固形分をセメント原料として利用することを特徴とする主灰の脱塩・セメント原料化方法。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の主灰の脱塩方法における前記泡分をそのまま、又は前記泡分を水洗した後固液分離して得られた固形分、あるいは前記泡分を水洗しながら固液分離して得られた固形分をセメント原料として利用することを特徴とする主灰の脱塩・セメント原料化方法。
- 主灰に水を添加してスラリー化し、該主灰スラリーを発泡させる発泡装置と、
該発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗する水洗装置と、
該水洗装置で水洗した後のろ液の重金属類の濃度を低減する排水処理装置とを備えることを特徴とする主灰の脱塩装置。 - 前記泡分を水洗する第２の水洗装置と、該第２の水洗装置で水洗した後のろ液の重金属類の濃度を低減する排水処理装置とをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の主灰の脱塩装置。
- 請求項７又は８に記載の主灰の脱塩装置における前記発泡スラリーから泡分を除去した後のスラリーを水洗した後固液分離して得られた固形分、又は該スラリーを水洗しながら固液分離して得られた固形分をセメント製造装置に供給する供給装置をさらに備えることを特徴とする主灰の脱塩・セメント原料化装置。
- 請求項７又は８に記載の主灰の脱塩装置における前記泡分をそのまま、又は前記泡分を水洗した後固液分離して得られた固形分、あるいは前記泡分を水洗しながら固液分離して得られた固形分をセメント製造装置に供給する供給装置をさらに備えることを特徴とする主灰の脱塩・セメント原料化装置。
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