JPH1157652A - 溶融飛灰の処理方法 - Google Patents

溶融飛灰の処理方法

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JPH1157652A
JPH1157652A JP9226533A JP22653397A JPH1157652A JP H1157652 A JPH1157652 A JP H1157652A JP 9226533 A JP9226533 A JP 9226533A JP 22653397 A JP22653397 A JP 22653397A JP H1157652 A JPH1157652 A JP H1157652A
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JP
Japan
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water
fly ash
molten fly
phosphoric acid
solid
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Application number
JP9226533A
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English (en)
Inventor
Satoshi Fujita
聡 藤田
Toshihito Uchida
敏仁 内田
Akira Uchiho
顕 内保
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融飛灰中の重金属類を不溶化処理すると共
に、溶融飛灰中に多量に含有される水溶性無機塩類をも
除去、回収してその有効再利用を図る。 【解決手段】 溶融飛灰を水に加えて溶融飛灰中の水溶
性成分を溶出させた後、リン酸及び/又はリン酸塩を添
加すると共にpHを7〜12に調整して重金属類の水難
溶性塩を生成させ、その後固液分離する。固液分離して
得られた分離水をリン酸吸着塔に通水して分離水中のリ
ン酸イオンを除去した後、電気分解して次亜塩素酸塩水
溶液を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶融飛灰の処理方法
に係り、特に、溶融飛灰中に含有される鉛、カドミウム
などの重金属を効率的に除去すると共に溶融飛灰中の水
溶性塩類を回収してその有効利用を図る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】都市ゴミ焼却工場等から排出される灰に
は、煙道の集塵機により捕集される飛灰と焼却炉の焼却
残渣である焼却灰とがある。このうち重金属含有率が高
い飛灰は、定められた埋め立て基準値を満足するように
重金属の固定化(不溶化)処理を行った後、埋め立てる
ことが義務付けられている。
【0003】しかし、近年、埋め立て地の不足や廃棄物
のリサイクル推進という社会的動向から、飛灰や焼却灰
の減容化が行われるようになってきた。即ち、飛灰や焼
却灰を再度高温条件下で溶融処理する方法が推進されて
いる。この溶融処理を行うと、溶融残渣としての溶融ス
ラグと、飛灰である溶融飛灰とが生成する。このうち、
溶融スラグは重金属の含有率や溶出濃度が低く、路盤材
などとしての有効再利用が期待され、種々検討が行われ
ている。しかし、溶融飛灰は、下記表1に示す如く、重
金属(鉛、カドミウム、亜鉛等)含有率が通常のゴミ焼
却飛灰より高く、かつ塩化ナトリウム、塩化カリウム等
の水溶性無機塩類の含有率が非常に高い(即ち、表1に
示す如く、ナトリウム、カリウム、塩素の含有量も高
く、酸化ナトリウム、酸化カリウム、塩素の合計値が6
3.8%にも達している。)という特徴を有しており、
これらを適切に処理する必要がある。
【0004】
【表1】
【0005】従来、溶融飛灰の処理方法としては、重金
属固定化剤としてリン酸を溶融飛灰に対して2〜50重
量%、中和剤として消石灰、NaOH、炭酸ソーダ、硫
酸、硫酸アルミニウム、塩酸等を溶融飛灰に対して10
〜50重量%、及び水を溶融飛灰に対して10重量%程
度添加し、混練機で混練して重金属を不溶化した後埋め
立て処分する方法が採用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、溶融飛灰
の処理に当り、溶融飛灰中に含有される重金属について
は、その不溶化が行われているが、溶融飛灰中に多量に
含まれている塩化ナトリウム、塩化カリウム等の水溶性
無機塩類に関しては、その処理対策が殆ど講じられてい
ない。このため、上記した重金属の不溶化処理に際し
て、通常の混練設備(二軸パドル式、ニーダー式等)で
は水の最適添加率の範囲が非常に狭く、水の添加率調整
作業が困難であるという問題があった。また、埋立地で
水溶性塩類が溶出して、周辺水系の塩分濃度を上昇させ
るという環境への悪影響が懸念されるという問題もあっ
た。
【0007】本発明は溶融飛灰処理上の上記問題点を解
決し、溶融飛灰中の重金属類を不溶化処理すると共に、
溶融飛灰中に多量に含有される水溶性無機塩類をも除
去、回収してその有効再利用を図る溶融飛灰の処理方法
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の溶融飛灰の処理
方法は、溶融飛灰を水に加えて該溶融飛灰中の水溶性成
分を溶出させた後、リン酸及び/又はリン酸塩を添加す
ると共にpHを7〜12に調整して重金属類の水難溶性
塩を生成させ、その後固液分離することを特徴とする。
【0009】本発明の溶融飛灰の処理方法では、溶融飛
灰をまず水に添加して水溶性成分を水に溶解させる。こ
れにより、溶融飛灰中の鉛、カドミウム、亜鉛、銅等の
重金属と塩化ナトリウム、塩化カリウム等の水溶性塩類
が溶出する。次に、リン酸及び/又はリン酸塩を添加
し、かつpHを適切な値に調整することによって、溶出
した重金属類を水難溶性のリン酸塩として沈殿させる。
次に、この沈殿させた重金属のリン酸塩と溶融飛灰中の
水不溶解分とを固液分離する。固液分離によって分離さ
れた溶融飛灰中の水不溶分と重金属のリン酸塩からなる
固形物は、脱水後埋め立て処分又は回収する。一方、分
離水からは、水溶性無機塩類を回収することができる。
即ち、この分離水をリン酸吸着塔に通して、分離水中の
リン酸イオンを除去した後、電気分解を行って溶存塩化
物を次亜塩素酸塩に変化させ、殺菌剤等として有効利用
するか残存塩類の濃縮回収に供する。
【0010】なお、リン酸吸着塔の流出水を電気分解す
ることにより次亜塩素酸塩が生成する反応機構は次の通
りである。
【0011】即ち、この流出水中では、塩化ナトリウム
や塩化カリウムは下記の通り解離して溶解している。 NaCl → Na+ + Cl- KCl → K+ + Cl- 従って、陽極及び陰極では次の反応が起こる。 陽極反応:2Cl- → Cl2 + 2e- 陰極反応:2Na+ +2H2 O + 2e- →2NaOH + H2 2K+ +2H2 O + 2e- →2KOH + H2 そして、陽極で発生した塩素と陰極で発生した水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウムが次式の反応をして次亜塩素
酸塩となる。
【0012】2NaOH + Cl2 → NaClO
+ NaCl + H2 O 2KOH + Cl2 → KClO + KCl +
2
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の溶融飛灰の処理方
法の実施の形態を詳細に説明する。
【0014】本発明の溶融飛灰の処理方法においては、
まず、溶融飛灰を水に加えて撹拌し、溶融飛灰中の水溶
性成分を溶出させる。この溶融飛灰と水との混合割合
は、反応槽容量、作業性、溶出効率等の面から固/液比
(水の容量(mL)に対する溶融飛灰の重量(g))で
2〜1000、好ましくは5〜100とするのが望まし
い。
【0015】溶融飛灰中の水溶性成分を溶出させた後、
撹拌下、重金属固定化剤としてリン酸及び/又はリン酸
塩を添加し、更に撹拌を継続しながらpH調整剤を添加
して、pHを7〜12に調整する。
【0016】ここで、重金属固定化剤として添加するリ
ン酸及び/又はリン酸塩としては、正リン酸や次亜リン
酸、メタ亜リン酸、ピロ亜リン酸、正亜リン酸、次リン
酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、縮合リン酸等
のリン酸や、これらのリン酸の水溶性塩、好ましくはN
a/PO4 モル比=1.0〜4.0のナトリウム塩やK
/PO4 モル比=1.0〜4.0のカリウム塩が挙げら
れる。これらのリン酸、リン酸塩は1種を単独で用いて
も2種以上を併用して用いても良い。
【0017】これらのリン酸及び/又はリン酸塩の添加
量は、溶融飛灰に対して正リン酸(H3 PO4 )換算量
で2〜50重量%、特に5〜20重量%とするのが好ま
しい。
【0018】また、pH調整剤としては、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム等のアルカリ或いは塩酸等の酸を
用いることができ、好ましい調整pH値は8〜10であ
る。
【0019】上記pH調整後、所定時間撹拌を行った後
は固液分離を行う。
【0020】この固液分離は、凝集沈殿法により行うの
が好ましく、従って、上記溶融飛灰の水への添加、リン
酸及び/又はリン酸塩の添加並びにpH調整は、撹拌機
付き凝集沈殿槽を用いて行うのが好ましい。
【0021】凝集沈殿処理に当っては、ポリアクリルア
ミド系等の高分子凝集剤を添加して固形物の沈降を促進
することができ、この場合、高分子凝集剤の添加量は懸
濁固形物に対して0.05〜1.0重量%程度とするの
が好ましい。
【0022】分離した固形物(沈殿物)はベルトプレス
脱水機等で脱水処理した後、埋め立て又は金属の回収等
に供される。
【0023】この固液分離により、溶融飛灰中の鉛、カ
ドミウム、亜鉛、銅等の2価重金属が、水難溶性のリン
酸塩の沈殿として固形物中に固定化されると共に、不純
物成分が除去される。このため、後段の、固液分離で得
られる分離水の電気分解工程では、電極面への亜鉛イオ
ンや銅イオン等の電着、析出等の障害が防止される。
【0024】上記固液分離で得られる分離水には、溶融
飛灰由来の水溶性塩類が多量に含まれているため、ま
ず、この分離水中からリン酸イオンを除去した後、水溶
性塩類を次亜塩素酸塩として回収する。
【0025】即ち、分離水を、リン酸吸着塔に通水して
リン酸イオンを除去する。
【0026】ここで、リン酸吸着塔に充填する吸着剤と
しては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン鉱
石、活性アルミナなどを用いることができる。また、C
l型強酸性アニオン交換樹脂塔に通水してリン酸等の塩
化物イオン以外のアニオンをすべて塩化物イオンに変え
ることもできる。
【0027】リン酸吸着塔の流出水は、リン酸イオンを
殆ど含まず、水溶性塩類を多量に含む水である。この流
出水は、電気分解して水溶性塩類を次亜塩素酸塩として
回収する。得られた次亜塩素酸塩は、し尿処理水や下水
処理水の殺菌剤等として有効に再利用できる。
【0028】また、リン酸吸着塔の流出水からは、上記
電気分解の他、蒸発、再結晶、乾固、逆浸透膜、電気透
析などの技術を利用して溶存塩類を濃縮して回収するこ
ともできる。
【0029】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0030】なお、試料としては、溶融処理実機プラン
トより排出された溶融飛灰を用いた。この溶融飛灰の成
分は前掲の表1に示す通りである。
【0031】また、以下においては固液分離に当り、高
分子凝集剤を使用していないが、実用レベルでは高分子
凝集剤の適用が望ましい。
【0032】実施例1(溶融飛灰の重金属不溶化) 撹拌機付きの1Lビーカーに溶融飛灰80gと水800
mLを加え(固/液比=10)、更に75重量%正リン
酸水溶液12g(溶融飛灰に対する正リン酸の割合約1
1重量%)を添加した。
【0033】次いで、このビーカーにpHコントロール
・ユニットを取り付け、48重量%水酸化ナトリウムを
用いてpHを9.0に調整しながら、6時間撹拌を継続
して溶融飛灰中の水溶性成分を水中に溶出させると共
に、水難溶性の沈殿を析出させた。この時、pH調整の
ために使用した48重量%水酸化ナトリウムは9.04
g(溶融飛灰に対する水酸化ナトリウムの割合約5.4
重量%)であった。
【0034】上記6時間の撹拌後、20分間静置して不
溶解物を沈降させてから、濾紙(No.5C)で濾過
(固液分離)し、得られた濾液(分離水)中の溶存成分
の濃度及び電気伝導率とpHを測定し、結果を表2に示
した。
【0035】比較例1 比較のため、上記実施例1において、正リン酸及び水酸
化ナトリウムを添加しなかったこと以外は同様に処理を
行い、溶存成分濃度等の測定結果を表2に示した。
【0036】
【表2】
【0037】表2より、本発明方法によれば、鉛、カド
ミウム、亜鉛、銅、マグネシウム等の2価金属が正リン
酸と水酸化ナトリウムの添加によって難溶性塩として除
去され、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオ
ン、硫酸イオン等の水溶性塩類のみが液中に残存するこ
とが明らかである。
【0038】なお、実施例1では、固液分離により、含
水率43.6重量%の固形物(濾過残渣)が得られた。
この固形物をそのまま環境庁告示13号試験に供し、試
験結果を、無処理溶融飛灰の環境庁告示13号試験の結
果及び基準値と対比して表3に示した。
【0039】
【表3】
【0040】表3より、本発明の方法で得られた固形物
(重金属含有ケーキ)からの重金属溶出濃度は、全ての
項目において埋め立て基準値を満足していることが明ら
かである。
【0041】実施例2(次亜塩素酸塩の回収) 6〜8メッシュに粒度調整した活性アルミナ(水沢化学
工業(株)「NeobeadD−4」)を内径30mm、長さ
1000mmのアクリル樹脂製カラムに充填してリン酸
吸着塔(充填量500mL、充填高さ70.7cm)と
し、このカラムに実施例1で得た分離水(リン酸イオン
濃度は44.6mg/L)を、流速100mL/Hrで
上向流方式で通水した。
【0042】このリン酸吸着塔の流出水のリン酸イオン
濃度を測定したところ、0.45mg/Lにまで低下し
ていた。
【0043】また、このリン酸吸着塔の流出水の塩化物
イオン濃度は19800mg/Lで導電率は6500m
S/mであった。
【0044】次に、このリン酸吸着塔の流出水800m
Lを図1に示す電解槽1を用いて電気分解することによ
り次亜塩素酸塩の製造を行った。
【0045】この電解槽1の陽極、陰極は共に白金製で
極板面積は50cm2 (100mm×50mm)であ
り、極板間距離は10mmである。この電解槽1の極板
間に上記流出水を1000mL/Hrの速度で通水し、
極板間電位差3.0Vで電気分解を行った。
【0046】電気分解後の水中の塩素量を酸化還元滴定
により測定し、消費電力量より電流効率を算出したとこ
ろ、次の通りであった。
【0047】 生成した塩素量: 9108mg/L as Cl2 9557mg/L as NaClO 電流効率 : 70.6% 比較例2(従来法による重金属の不溶化) 溶融飛灰50gに正リン酸7.5g(溶融飛灰に対して
15重量%)を添加し、スパーテルで十分手練りをした
後、環境庁告示13号試験に供し、試験結果を無処理溶
融飛灰の環境庁告示13号試験結果及び基準値と対比し
て表4に示した。
【0048】
【表4】
【0049】表4に示されている通り、溶融飛灰中の
鉛、カドミウムなどの重金属類はリン酸を重金属固定化
剤とした従来の混練法によっても、溶出濃度を埋め立て
基準値以下に抑制することができるが、この混練法で
は、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオン等
の水溶性塩の溶出濃度が高い。
【0050】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の溶融飛灰の
処理方法によれば、鉛、カドミウムなどの重金属を多く
含有する溶融飛灰中の重金属を安定に固定化してその溶
出を確実に防止すると共に、溶融飛灰中に多量に含有さ
れる水溶性塩類を分離回収して、有効再利用することが
できる。特に、水溶性塩類を次亜塩素酸塩として回収し
た場合には、これをし尿や下水を処理した放流水の滅菌
のための殺菌剤等として有効に再利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2において分離水の電気分解に用いた電
解槽を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 電解槽

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融飛灰を水に加えて該溶融飛灰中の水
    溶性成分を溶出させた後、リン酸及び/又はリン酸塩を
    添加すると共にpHを7〜12に調整して重金属類の水
    難溶性塩を生成させ、その後固液分離することを特徴と
    する溶融飛灰の処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の方法において、固液分離して
    得られた分離水をリン酸吸着塔に通水して分離水中のリ
    ン酸イオンを除去することを特徴とする溶融飛灰の処理
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項2の方法において、リン酸吸着塔
    の流出水を、電気分解して次亜塩素酸塩水溶液を得るこ
    とを特徴とする溶融飛灰の処理方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002126692A (ja) * 2000-10-26 2002-05-08 Kowa Eng:Kk 飛灰等に含有される重金属の分離回収方法
JP2005329400A (ja) * 2004-04-22 2005-12-02 Daido Steel Co Ltd スラグ固化物の安定化処理方法
CN113182324A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 常熟理工学院 一种利用微等离子体放电将生活垃圾焚烧飞灰转化为高性能废水处理剂的方法

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