WO2007046325A1 - 塩素含有廃棄物の処理方法及び処理装置 - Google Patents

塩素含有廃棄物の処理方法及び処理装置 Download PDF

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WO2007046325A1
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chlorine
filtrate
slurry
water
containing waste
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PCT/JP2006/320548
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Masayoshi Konishi
Hideho Hayashi
Ikuko Watanabe
Takehiko Itoh
Takayuki Kuroiwa
Taichiro Fujimaki
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Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.
Japan Water Systems Corporation
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    • Y10S210/911—Cumulative poison
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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for treating chlorine-containing waste, and more specifically, treating chlorine-containing waste such as incineration ash containing chlorine, exhaust gas from cement kiln and exhaust dust in a closed system.
  • the present invention relates to a method and apparatus for treating chlorine-containing waste that can be recycled as a harmless cement raw material and at the same time the removed components can be recovered in a quality that can be reused as an industrial raw material.
  • This chlorine bypass device extracts and cools exhaust gas from the kiln bottom of the cement kiln in order to remove volatile components such as chlorine that have repeatedly condensed and condensed between the cement kiln and the preheater. It is a device that removes chlorine from the cement kiln by generating chlorine bypass dust that solidifies volatile components, mainly chlorine compounds, and discharging the chlorine bypass dust out of the system.
  • Chlorine bypass dust generated by this chlorine bypass device contains a large amount of chlorine compounds and heavy metals, so it is necessary to remove these chlorine compounds and heavy metals to be reused as raw materials for cement again. is there.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3304300
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-1218
  • the salt product obtained in the process of depositing and separating the salt product is not necessarily a high-purity product. Therefore, a high-purity salt product that can be used effectively is not available. There was a problem that it could not be obtained.
  • Sarako also had the problem of requiring a large amount of energy to deposit calcium carbonate and salt.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is high chlorine such as chlorine bypass dust collected by a chlorine bypass device of a cement firing facility or incinerated ash containing chlorine. It is possible to separate and recover the chlorine component from the contained waste as a useful chlorine compound, and to obtain a high-purity chlorine compound with high chlorine removal rate. It aims at providing the processing method and processing apparatus of the chlorine containing waste which can reduce the usage-amount of the water for collect
  • the present invention provides the following chlorine-containing waste treatment method and treatment apparatus.
  • the chlorine-containing waste treatment method of the present invention uses an inorganic component contained in the chlorine-containing waste as a cement raw material, and also treats the chlorine-containing waste that collects chlorine contained in the chlorine-containing waste.
  • Water is added to the chlorine-containing waste and mixed to form a first slurry.
  • the first slurry is separated into a solid and a filtrate by filtration, and the resulting solid is washed with water and filtered.
  • a reducing agent and a pH adjusting agent are added to the filtrate to form a precipitate containing heavy metals and calcium contained in the filtrate, and the precipitate is removed by filtration, and the precipitate is removed.
  • the filtrate is concentrated by heating and evaporation to obtain a second slurry in which the chlorinated compound contained in the filtrate is crystallized, and the second slurry is separated into a solid content containing a chlorine compound and a mother liquor.
  • a separation mother liquor treatment step for returning a part of the mother liquor to the cement production facility.
  • the first slurry is preferably formed by mixing 100 parts by weight of the chlorine-containing waste and 200 parts by weight or more and 400 parts by weight of the water.
  • this method for treating chlorine-containing waste it is possible to efficiently extract chlorine-containing waste power chlorine components with a small amount of water by using a slurry with an increased content of chlorine-containing waste.
  • the filtration in the water washing 'filtration step is pressure filtration, and the solid content after the pressure filtration is pressurized and fresh water is pumped to the solid content to wash the solid content. It is preferable to do this.
  • the water evaporated in the crystallization process is reused as water for the washing and filtration process, thereby eliminating drainage from the chlorine-containing waste treatment system. This eliminates any risk of leakage of chlorine components and heavy metals to the outside of the treatment system.
  • a heavy metal scavenger is added to the filtrate separated by the filtration in the filtrate treatment step, and the filtrate containing the heavy metal is separated.
  • the solid content separated from the second slurry in the crystallization step is washed with water to remove impurities from the solid content.
  • the chlorine-containing waste treatment apparatus of the present invention uses an inorganic component contained in a chlorine-containing waste as a cement raw material, and collects chlorine contained in the chlorine-containing waste.
  • Water is added to the chlorine-containing waste and mixed to form a first slurry.
  • the first slurry is separated into a solid and a filtrate by filtration, and the resulting solid is washed with water and filtered using a cement raw material.
  • a reducing agent and a pH adjusting agent are added to the filtrate to form a precipitate containing heavy metals and calcium contained in the filtrate, and the precipitate is removed by filtration treatment means for separating the precipitate by filtration.
  • the filtrate is concentrated by heating and evaporation to obtain a second slurry in which the chlorinated compound contained in the filtrate is crystallized, and the second slurry is separated into a solid content containing a chlorine compound and a mother liquor. Crystallization means for recovering solids,
  • Separating mother liquor treatment means for returning a part of the mother liquor to a cement production facility is provided.
  • this chlorine-containing waste treatment apparatus water is added to and mixed with chlorine-containing waste by a washing and filtering means to form a first slurry.
  • the first slurry is filtered to obtain a solid content and a filtrate.
  • the chlorine compound is efficiently removed with a small amount of water used, and the heavy metal and calcium contained in the filtrate are separated and recovered as a precipitate by the filtrate treatment means, and partly eluted in the filtrate. Heavy metals and calcium are efficiently recovered, and a portion of the mother liquor is blown back to the cement production facility using the separation mother liquor treatment means.
  • the crystallization means is provided with a water washing means for washing the solid content separated from the second slurry and removing impurities from the solid content.
  • the solid content separated from the second slurry by the water washing means is washed with water, and impurities are removed from the solid content, thereby obtaining a solid content with very few impurities. Becomes easier. This makes it possible to provide a solid content with very few impurities as an industrial raw material.
  • the washing and filtering step water is added to and mixed with the chlorine-containing waste to form a first slurry, and the first slurry is filtered. Is separated into a solid and a filtrate, so that chlorine compounds can be efficiently removed with a small amount of water used.
  • the filtrate treatment step heavy metals and calcium contained in the filtrate are separated and recovered as precipitates, so that heavy metals and calcium partially eluted in the filtrate are efficiently recovered, and further, in the separation mother liquor treatment step, Since part of the mother liquor is blown back to the cement production facility, the purity of the resulting chlorinated compounds can be increased and the amount of water used to recover chlorine can be reduced.
  • high-purity chlorine compounds can be efficiently separated and recovered from high-chlorine waste such as chlorine bypass dust collected by the chlorine bypass device of cement firing equipment and incinerated ash containing chlorine. .
  • water is added to and mixed with the chlorine-containing waste by the washing and filtering means to form a first slurry, and the first slurry is filtered. Is separated into a solid and a filtrate, so that chlorine compounds can be efficiently removed with a small amount of water used. Further, since the heavy metal and calcium contained in the filtrate are separated and recovered as a precipitate by the filtrate processing means, the heavy metal and calcium partially eluted in the filtrate are efficiently recovered, and further, the separation mother liquid processing means is used. Since part of the mother liquor is blown back to the cement production facility, high-purity chlorine compounds can be easily recovered, and chlorine can be recovered with less water consumption.
  • high-purity chlorine compounds can be efficiently and inexpensively produced from high-chlorine-containing waste such as chlorine-bypass dust collected by the chlorine-bypass device of cement firing equipment and incinerated ash containing chlorine. It can be separated and recovered.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a chlorine-containing waste treatment apparatus in a cement production facility according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a process diagram showing a method for treating chlorine-containing waste in a cement production facility according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 is a schematic diagram showing a chlorine-containing waste treatment apparatus in a cement production facility according to an embodiment of the present invention.
  • the calcium component in chlorine-containing waste is used as a cement raw material, and the chlorine This is an example of a treatment device that recovers and effectively uses the chlorine component contained in the contained waste.
  • 1 is a water washing / filtration unit (water washing / filtration means)
  • 2 is a filtrate treatment unit (filtrate treatment means)
  • 3 is a crystallization part (crystallization means)
  • 4 is a separation mother liquor treatment part (separation mother liquor treatment). Means).
  • the water-washing filtration unit 1 adds water to chlorine bypass dust (chlorine-containing waste) and mixes it to form a first slurry.
  • the first slurry is filtered to obtain a desalted cake (solid content) and a filtrate.
  • This is a device that uses the obtained desalted cake as a raw material for cement, and mixes chlorine bino dust D with new water (hereinafter also referred to as new water) W to form (first) slurry S1.
  • Tank 11 and this slurry S1 are separated into desalted cake C and filtrate F1 by pressure filtration, and fresh water W is pumped with the desalted cake C obtained after this pressure filtration kept pressurized.
  • a filter press (dehydrator) 12 for washing the desalted cake C.
  • recovered water (W) obtained by cooling water vapor generated by evaporation or heating in a crystal can 33 described later can be used.
  • the filtrate treatment unit 2 adds a reducing agent and a pH adjuster to the filtrate, and further adds potassium carbonate.
  • This is a device that produces a precipitate containing heavy metals and calcium contained in the filtrate, and separates the precipitate by filtration.
  • the filtrate F1 is used for the purpose of reduction, coprecipitation, aggregation of metals and Z or inorganic substances.
  • Polymer flocculant P is added to slurry (S3) containing (second) reaction vessel 22 to be discharged and this calcium carbonate and SS heavy metal, finely divided heavy metal, or heavy metal hydroxide.
  • the crystallization unit 3 is a pH adjusting tank that adjusts the pH by adding an alkali metal compound such as potassium hydroxide (KOH) to the filtrate F3 from which the fine suspended matter MP has been removed by the microfiltration device 27. 31 and this pH-adjusted filtrate F4 is depressurized by a vacuum pump 32, and heated by circulating operation with a heater 34 to evaporate water contained in the filtrate F4 and concentrate, and the filtrate F 4 Crystal can 33 for crystallizing chlorine compounds such as potassium chloride (KC1) contained in the water, and water vapor generated from this crystal can 33 is cooled to be recovered water that is reused as dissolved water for chlorine bypass dust D Separating capacitor 35 and slurry S7 crystallized with chlorine compound such as salt potassium (KC1) into crystallized chlorine compound such as salt potassium (KC1) and mother liquor S8 containing no chlorine compound Centrifuge 36 and crystallized chlorine compounds such as potassium chloride (KC1) It is constituted by a vibration drier 37 for drying while applying vibration.
  • KOH potassium
  • the separation mother liquor processing unit 4 includes a dropping device 41 that drops a portion of the mother liquor S8 separated by the centrifugal separator 36, and a cement manufacturing facility 42 that throws in the dropped mother liquor.
  • the treatment method for chlorine-containing waste of this embodiment uses an inorganic component contained in the chlorine-containing waste as a cement raw material, and also treats the chlorine-containing waste that collects chlorine components contained in the chlorine-containing waste. Is the way
  • Water is added to the chlorine-containing waste and mixed to form a first slurry.
  • the first slurry is separated into a solid and a filtrate by filtration, and a water washing and filtration process using the obtained solid as a cement raw material.
  • the filtrate from which the precipitate has been removed is concentrated by heating and evaporation to form a second slurry in which the chlorinated compound contained in the filtrate is crystallized, and the second slurry is used as a solid containing chlorine compound and a mother liquor. And a crystallization step of recovering this solid content,
  • a separation mother liquor treatment step for returning a part of the mother liquor to a cement production facility.
  • the target chlorine-containing waste is incinerated ash, fly ash, or cement calcination discharged from municipal waste incinerators or industrial waste incinerators.
  • Chlorine-containing dust such as dust containing high-concentration chlorine compounds obtained with a chlorine bypass device attached to the facility.
  • the temperature in the mixing tank 11 may be increased to 40 ° C or higher in order to increase the dissolution rate of soluble components.
  • the chlorine component can be sufficiently dissolved within 10 hours of stirring. However, if the stirring is performed for a long time, a double salt of calcium, alkali component and chlorine contained in the dust is generated, and a precipitate is formed. This is not preferable because there is a risk that no desalting is performed.
  • Slurry S1 produced by this repulping is squeezed by filter press 12 and subjected to solid-liquid separation, and then water containing soluble components remaining in the desalted cake in filter press 12 is added to fresh water. Wash with W.
  • This cleaning with the fresh water W can be performed with a small amount of water and with high efficiency by pumping the fresh water W from one direction to the desalted cake while the filter press 12 is pressurized.
  • the fresh water W used for this washing is preferably 0.5 to 2.0 weight times the amount of dust used for the desalting washing.
  • This washing with fresh water can sufficiently reduce the chlorine content in the desalted cake.
  • the obtained desalted cake C is directly sent to the cement production facility and mixed with other cement raw materials. After drying and grinding, it is recycled as a powdered cement raw material in the cement firing process and used as a cement cleansing force. Baked.
  • the filtrate F1 after squeezing obtained in the washing and filtration step and the water after washing contain heavy metals, calcium components, chlorine components and the like in addition to the elution of chlorine in the dust. So
  • a reducing agent and a pH adjusting agent are added to the filtrate Fl and the washed water, and Sarakako is added with potassium carbonate to add heavy metals and calcium contained in the filtrate F1 and the washed water. A precipitate containing is formed, and this precipitate is separated by filtration.
  • the filtrate F1 is put into the reaction vessel 21, and for the purpose of reduction, coprecipitation, aggregation of metals and Z or inorganic substances, for example, ferrous sulfate (FeSO) or ferrous chloride (Fe
  • heavy metals can be largely removed by producing a precipitate of heavy metal hydroxide by setting the pH of the filtrate F1 to about 9 to 10.5.
  • the pH adjuster may be acidic, but carbon dioxide is most preferable. By using carbon dioxide gas, calcium dissolved in the filtrate F1 can be greatly removed.
  • the salt finally recovered is potassium salty potassium
  • the most preferred alkali carbonate is potassium carbonate.
  • sodium carbonate and sodium hydrogen carbonate can also be used.
  • the slurry S2 containing calcium carbonate (CaCO) obtained in this way is placed in the reaction vessel 22.
  • hydrochloric acid HC1
  • sulfuric acid H 2 SO 4
  • the slurry S2 becomes a slurry S3 containing calcium carbonate and SS (ie, suspended, finely divided, or hydroxide) heavy metal, and is sent to the reaction vessel 23.
  • SS suspended, finely divided, or hydroxide
  • the slurry S4 is allowed to stand for a predetermined time. As a result, the slurry S4 is separated into the precipitate containing the calcium carbonate and heavy metal aggregates and the filtrate and the supernatant water S5 by the precipitation of the calcium carbonate and heavy metal aggregates contained therein. This precipitate is sent to the dehydrator 25, and the supernatant water S5 is sent to the reaction vessel 26.
  • the metal scavenger T is added to the supernatant water S5 to cause a reaction, and the heavy metal remaining in a trace amount in the supernatant water S5 is aggregated.
  • the supernatant water S5 becomes a slurry S6 containing several percent or less of the SS component (suspension material).
  • This slurry S6 is sent to a microfiltration membrane (MF) device 27, and the heavy metal collected by a membrane filter (MF: microfiltration membrane) attached therein and the carrier in the supernatant water S5.
  • MF microfiltration membrane
  • This filtrate F3 is sent to the crystallization process because the suspended matter MP is removed and the SS component becomes 1 mgZUlppm) or less.
  • the suspended suspended matter MP is dried and pulverized as necessary to become a powdered heavy metal-containing inorganic substance, which is then processed.
  • the dust collected by the chlorine bypass device of the cement production facility contains a large amount of potassium chloride as a chlorine compound.
  • Other chlorine compounds include sodium chloride and double salts of heavy metals and chlorine compounds.
  • the filtrate F3 containing a small amount of SS component obtained by the microfiltration process in the filtrate treatment process is sent to the pH adjustment tank 31 and has a pH of 12 with potassium hydroxide (KOH). It becomes filtrate F4 adjusted to the extent.
  • KOH potassium hydroxide
  • the reason why the filtrate F3 is adjusted to about pH 12 is to adjust the pH to about 12 using potassium hydroxide to prevent the scale from adhering in the subsequent process and prevent corrosion of the equipment. At the same time, the purity of the potassium salt obtained after crystallization is not lowered.
  • the filtrate F4 whose pH has been adjusted is sent to the crystal can 33.
  • the filtrate F4 sent from the pH adjustment tank 31 is combined with the filtrate F5 heated by the heater 34, and is evacuated by the vacuum pump 32 to obtain a reduced pressure state. It concentrates by evaporating the water contained in the liquids F4 and F5, and crystallizes chlorine compounds such as potassium chloride (KC1) contained in the filtrates F4 and F5.
  • KC1 potassium chloride
  • the temperature of the filtrate F5 discharged from the crystal can 33 is raised to a predetermined temperature, for example, in the range of 50 to 80 ° C. by heat exchange using steam ST, and is circulated between the crystal can 33.
  • the filtrates F4 and F5 are circulated between the heater 34 and the crystal can 33, and are gradually concentrated by repeated temperature rise and evaporation, and the slurry S7 containing a large amount of microcrystalline chlorine compounds is obtained. Become.
  • the temperature of the filtrates F4 and F5 is increased to about 60 ° C, and the water is evaporated in the crystal can 34 kept at a reduced pressure, which is about 5 times. Concentrate to crystallize high purity potassium salt. By repeating this operation, the filtrates F 4 and F 5 become slurry S 7 in which potassium chloride is crystallized.
  • the water vapor evaporated in the crystal can 33 is returned to the water in the condenser 35 and then reused as the washing water W ′ in the water washing / filtration process.
  • the salty potassium crystallization slurry S7 concentrated to a high concentration is converted into the salty crystallization crystallized by the centrifugal separator 36.
  • chlorine compound such as potassium (KC1) and mother liquor S8 not containing chlorine compound.
  • KC1 potassium
  • mother liquor S8 not containing chlorine compound.
  • This chlorine compound is dried while being vibrated by a vibration drier 37 and then used as an industrial raw material as a useful salt containing high-purity salt and potassium.
  • the mother liquor S8 is circulated by the crystal can 33 and the heater 34.
  • the proportion of the mother liquor S8 to be blown depends on the components of the dust, but is usually preferably about 1Z20 to about 70 parts by weight of LZ of the filtrate F3 introduced into the crystallization step.
  • Chlorine nopas dust contains sodium, so circulating the filtrate between the crystal can 33 and the heater 34 and heating and concentrating the filtrate continuously will increase the heating and concentration. As a result, the sodium concentration becomes high, and there may be inconveniences in the effective use of potassium chloride. Therefore, when the sodium concentration becomes high, it is necessary to blow a part as needed.
  • the mother liquor S8 separated in the above crystallization process is safely treated by returning a part of it to the cement manufacturing process by blowing.
  • water is added to the chlorine-containing waste and mixed to form a slurry, and the slurry is filtered into a solid content and a filtrate. Separated and washed with a solid part obtained from the solid content as a cement raw material 1 and a reducing agent and a pH adjuster are added to the filtrate to form a precipitate containing heavy metals and calcium.
  • the filtrate treatment unit 2 for separating the residue by filtration, and the filtrate from which the precipitate has been removed are concentrated by heating and evaporation to form a slurry in which the chlorine compound is crystallized, and this slurry is separated from the solid content containing the chlorine compound.
  • Chlorine compounds can be easily recovered and chlorine can be recovered with less water consumption.
  • chlorine compounds such as high-purity potassium chloride can be efficiently removed from high-chlorine-containing wastes such as chlorine bypass dust collected by the chlorine bypass device of cement firing equipment and incinerated ash containing chlorine. Power can be separated and recovered at low cost.
  • the slurry obtained by adding and mixing water to the chlorine-containing waste was separated into a solid content and a filtrate by filtration, and thus obtained.
  • the filtrate from which the precipitate has been removed is concentrated by heating and evaporation to crystallize the chlorine compound, and then separated into a solid content containing the chlorine compound and the mother liquor, and the solid content is recovered. Since it includes a separation mother liquor treatment process that returns part of it to the cement production facility, it is possible to efficiently separate and collect high-purity chlorine compounds from chlorine-containing waste.
  • Table 1 shows the composition of this dust.
  • this dust slurry was squeezed with a filter press 12 (Ishigaki Co., Ltd., ISDC-H1000 X 4CW, filtration area 6 m 2 ) at an air pressure of 5 kgZcm 2 to obtain 311 parts by weight of a filtrate.
  • a filter press 12 Ishigaki Co., Ltd., ISDC-H1000 X 4CW, filtration area 6 m 2
  • 100 parts by weight of fresh water was injected from the direction of filtrate feeding, and the desalted cake inside the filter press 12 was washed through.
  • the yield of the obtained desalted cake was 85 parts by weight, its moisture content was 40%, its chlorine content was 0.3%, and the desalination rate was 98.8%.
  • the desalted cake thus obtained was reusable as a raw material for cement.
  • the filtrate obtained by adding the leachate and the washing liquid obtained in this washing and filtration step was 415 parts by weight, and the characteristics of this filtrate were pH 13.1, conductivity of 200 mSZcm, and The content of potassium was 47.5 gZL, the content of chlorine was 46.2 g / L, and it contained about 250 ppm lead and about 730 ppm calcium.
  • the filtrate was transferred to the reaction vessel 21, and the pH was adjusted to 9.5 by blowing carbon dioxide into the filtrate. Further, ferrous sulfate (FeSO, 300ppm) and potassium carbonate (KCO, filter
  • this slurry was transferred to a precipitation tank 24 and allowed to stand for a predetermined time, so that calcium carbonate (CaCO 3) and heavy metals in the slurry were precipitated.
  • CaCO 3 calcium carbonate
  • the precipitate obtained in the precipitation tank 24 contained a large amount of metal compound salt such as lead in addition to calcium. Further, the filtrate after filtration by the filter press 25 was returned to the reaction vessel 21.
  • the supernatant water discharged from the sedimentation tank 24 is transferred to the reaction tank 26, and a metal scavenger (dithiocarbamic acid compound or sodium hydrogen sulfide: 50 to 60 ppm) is added to the supernatant water for reaction. I let you.
  • a metal scavenger dithiocarbamic acid compound or sodium hydrogen sulfide: 50 to 60 ppm
  • the supernatant water became a slurry containing a few% or less of the precipitated SS component (suspended material).
  • this slurry was transferred to a microfiltration device 27, and a membrane filter (MF: manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd. Using a Freon module PM-305), it was separated into fine suspended solids containing metal and filtrate. In this filtrate, the SS component was reduced to 1 mgZL or less because the suspended solids were removed.
  • This filtrate (raw water for crystallization process) are pH 9.5, conductivity 200mSZcm, the content of gallium is 47.5g / L, the content of chlorine is 46.2g / L, It contained 0.1 ppm of lead and 4 ppm of strength.
  • the filtrate (raw water for crystallization process) was repeatedly heated and evaporated using a forced circulation type vacuum heating concentration crystallization apparatus to concentrate and continuously recover the recovered salt.
  • This recovered salt is stored in a centrifuge 35 (Tanabe Wiltech Co., Ltd., DAC-24). It was put together with the liquid and collected. In this case, the recovered salt was 47 parts by weight.
  • the amount of Na gradually increased, so the mother liquor was blown at a rate of 1Z50 of the input liquid and returned to the cement manufacturing process.
  • the salt recovered in this way was converted into K 2 O at 57 wt%, Na 2 O at 0.7 wt%, SO at 7.4 wt%, and 1 at 39.5 wt%.
  • composition of this recovered salt is shown in Table 2.
  • the washing and filtering step water is added to and mixed with the chlorine-containing waste to form a first slurry, and this first slurry is filtered. Is separated into a solid and a filtrate, so that chlorine compounds can be efficiently removed with a small amount of water used.
  • the filtrate treatment step heavy metals and calcium contained in the filtrate are separated and recovered as precipitates, so that heavy metals and calcium partially eluted in the filtrate are efficiently recovered, and further, in the separation mother liquor treatment step, Since part of the mother liquor is blown back to the cement production facility, the purity of the resulting chlorinated compounds can be increased and the amount of water used to recover chlorine can be reduced. Therefore, high-purity chlorine compounds can be efficiently separated and recovered from high-chlorine waste such as chlorine bypass dust collected by the chlorine bypass device of cement firing equipment and incinerated ash containing chlorine. .
  • the chlorine-containing waste treatment apparatus of the present invention water is added to and mixed with the chlorine-containing waste by a washing and filtering means to form a first slurry, and the first slurry is solidified by filtration.
  • the chlorine compound can be efficiently removed with a small amount of water.
  • the heavy metal and calcium contained in the filtrate are separated and recovered as a precipitate by the filtrate processing means, the heavy metal and calcium partially eluted in the filtrate are efficiently recovered, and further, the separation mother liquid processing means is used. Since part of the mother liquor is blown back to the cement production facility, high-purity chlorine compounds can be easily recovered, and chlorine can be recovered with less water consumption.
  • high-purity chlorine compounds can be efficiently and inexpensively produced from high-chlorine-containing waste such as chlorine-bypass dust collected by the chlorine-bypass device of cement firing equipment and incinerated ash containing chlorine. It can be separated and recovered.

Abstract

　塩素含有廃棄物から塩素成分を分離回収することができ、塩素除去率が高く、高純度の塩素化合物が得られ、塩素回収用の水の使用量の削減が可能な塩素含有廃棄物の処理方法及び処理装置を提供する。本発明の塩素含有廃棄物の処理方法は、塩素含有廃棄物及び水を含むスラリーを固形分と濾液に分離し、この固形分をセメント原料とする水洗・濾過工程と、この濾液に還元剤及びｐＨ調整剤を添加して重金属及びカルシウムを含む沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過・分離する濾過処理工程と、この濾液を加熱・蒸発・濃縮して塩素化合物を晶析させたスラリーとし、このスラリーを塩素化合物を含む固形分と母液とに分離し、固形分を回収する晶析工程と、母液の一部をセメント製造設備に戻す分離母液処理工程とを含むことを特徴とする。

Description

明 細 書
塩素含有廃棄物の処理方法及び処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、塩素含有廃棄物の処理方法及び処理装置に関し、更に詳しくは、塩素 を含有した焼却灰やセメントキルンの排ガスや排気ダスト等の塩素含有廃棄物を閉 鎖系にて処理して無害なセメント原料として再資源化すると同時に、除去した成分も 工業原料として再利用できる品位で回収することが可能な塩素含有廃棄物の処理方 法及び処理装置に関するものである。
背景技術
[0002] 近年、セメント製造設備においては、産業廃棄物の処理量の増加に伴って産業廃 棄物に含まれる塩素等の揮発性成分がキルン内で増加しており、セメントの品質や セメントキルン系の操業に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、この対策として、塩 素をセメント製造設備力も取り除く塩素バイパス装置が設置されている。
この塩素バイパス装置は、セメントキルンと予熱機の間で揮発と凝縮を繰り返し濃縮 した塩素等の揮発性成分を取り除くために、セメントキルンの窯尻部力ゝら排ガスを抽 気し冷却することにより、塩素化合物を主とする揮発性成分を固化させた塩素バイパ スダストを生成させ、この塩素バイパスダストを系外に排出することで、塩素をセメント キルン内から除去する装置である。
この塩素バイパス装置にて発生した塩素バイパスダストは、多量の塩素化合物や重 金属類等を含んでいるので、再びセメント原料として再利用するには、これらの塩素 化合物や重金属類等を取り除く必要がある。
[0003] そこで、塩素バイパスダストを水により洗浄し、塩素分を取り除く方法が提案され実 用化されている。
例えば、塩素を含む廃棄物に水を添加してスラリー化し、廃棄物に含まれている塩 素を溶出させ、この塩素が溶出したスラリーを濾過し、さらに必要に応じて洗浄して塩 素を除去し、次いで、このスラリーを脱塩ケークと濾液に濾別し、脱塩ケークをセメント 原料として使用すると共に、濾液にキレート剤や pH調整剤等を添加することにより、 重金属および有害成分を沈殿させて除去し、これらの重金属および有害成分を除去 した後の濾液に添加剤を添加してカルシウムイオンをナトリウムイオンに置換し、この 時析出する炭酸カルシウムをセメント原料として使用するセメント原料ィヒ処理方法が 提案されている (特許文献 1)。
[0004] また、廃棄物の水洗により取り除いた塩素化合物を分離回収する方法として、廃棄 物を水洗して塩素分および鉛分を溶出させて固液分離する工程 (水洗工程)と、濾 別した固形分にアルカリ溶液を加えて鉛分を溶出させると共にカルシウムを水酸ィ匕 物に変化させて濾別する工程 (アルカリ溶出工程)と、この濾液を水洗工程で分離し た濾液に加え、硫化剤を添加して鉛を沈澱分離する工程 (脱鉛工程)と、この脱鉛し た濾液に炭酸源を加えてカルシウムを沈澱分離する工程 (脱カルシウム工程)と、さら に、この濾液を加熱し塩ィ匕物を析出させて分離回収する工程 (塩分回収工程)とを有 する廃棄物の処理方法が提案されて ヽる (特許文献 2)。
特許文献 1：特許第 3304300号公報
特許文献 2：特開 2003— 1218号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、従来の塩素バイパスダストの処理方法では、排水中に重金属が含ま れていることから、重金属を取り除く処理を別途行う必要があり、廃棄物処理のコスト アップに繋がるという問題点があった。
また、塩ィ匕物を析出させて分離回収する工程で得られた塩ィ匕物は、必ずしも高純 度品であるとは限らず、したがって、有効利用が図れる高純度の塩ィ匕物が得られな いという問題点があった。
さら〖こは、炭酸カルシウムや塩ィ匕物を析出させる際に、多量のエネルギーを必要と するという問題点もあった。
[0006] 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、セメント焼成設備 の塩素バイパス装置にて捕集された塩素バイパスダストや、塩素を含有した焼却灰 等の高塩素含有廃棄物から、塩素成分を有用な塩素化合物として分離回収すること ができ、し力も、塩素除去率が高ぐ高純度の塩素化合物が得られ、さらには、塩素 を回収するための水の使用量を削減することが可能な塩素含有廃棄物の処理方法 及び処理装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明は、上記課題を解決するために次の様な塩素含有廃棄物の処理方法及び 処理装置を提供した。
すなわち、本発明の塩素含有廃棄物の処理方法は、塩素含有廃棄物に含まれる 無機成分をセメント原料として利用するとともに、この塩素含有廃棄物に含まれる塩 素を回収する塩素含有廃棄物の処理方法であって、
前記塩素含有廃棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリー を濾過により固形分と濾液に分離し、得られた固形分をセメント原料とする水洗'濾過 工程と、
前記濾液に還元剤及び pH調整剤を添加して該濾液に含まれる重金属及びカルシ ゥムを含む沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過により分離する濾液処理工程と、 この沈殿物が除去された濾液を加熱 ·蒸発により濃縮し、該濾液に含まれる塩素化 合物を晶析させた第 2のスラリーとし、この第 2のスラリーを塩素化合物を含む固形分 と母液とに分離し、この固形分を回収する晶析工程と、
前記母液の一部をセメント製造設備に戻す分離母液処理工程とを含むことを特徴 とする。
[0008] この塩素含有廃棄物の処理方法では、水洗'濾過工程にて、塩素含有廃棄物に水 を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリーを濾過により固形分と濾液に 分離することにより、少ない水の使用量で塩素化合物を効率よく取り除き、また、濾液 処理工程にて、濾液に含まれる重金属及びカルシウムを沈殿物として分離回収する ことにより、濾液に一部溶出した重金属及びカルシウムを効率的に回収し、分離母液 処理工程にて、母液の一部をセメント製造設備にブローして戻す。
これにより、得られる塩素化合物の純度が高まり、塩素を回収するための水の使用 量ち肖減される。
[0009] 前記第 1のスラリーは、前記塩素含有廃棄物 100重量部と前記水を 200重量部以 上かつ 400重量部とを混合してなることが好ましい。 この塩素含有廃棄物の処理方法では、塩素含有廃棄物の含有率を高めたスラリー を用いることにより、少ない水の使用量で塩素含有廃棄物力 塩素成分を効率的に 取り出すことが可能になる。
[0010] 前記水洗'濾過工程における前記濾過を加圧濾過とし、この加圧濾過後の前記固 形分を加圧した状態のまま該固形分に新たな水を圧送し、該固形分を洗浄すること が好ましい。
この塩素含有廃棄物の処理方法では、加圧濾過後の固形分を加圧した状態のま ま該固形分に新たな水を圧送し、該固形分を洗浄することにより、塩素含有廃棄物 の脱塩率が容易に高まる。これにより、脱塩された廃棄物をセメント原料としてセメント 製造設備に戻しても、再び塩素成分を持ち込むおそれがない。
[0011] 前記晶析工程にて蒸発した水分を回収し、前記水洗 ·濾過工程の水として再利用 することが好ましい。
この塩素含有廃棄物の処理方法では、晶析工程にて蒸発した水分を水洗'濾過ェ 程の水として再利用することにより、この塩素含有廃棄物の処理系からの排水が無く なる。これにより、この処理系の外部への塩素成分や重金属類の漏出のおそれが全 くなくなる。
[0012] 前記濾液処理工程の前記濾過により分離された濾液に重金属捕集剤を添加し、前 記濾液カも重金属を含む組成物を分離することが好ましい。
この塩素含有廃棄物の処理方法では、濾液処理工程により生じた濾液に重金属捕 集剤を添加し、前記濾液から重金属を含む組成物を分離することにより、得られた濾 液は重金属を含まない水となる。これにより、この処理系の外部へ排水した場合にお
V、ても重金属の漏出のおそれが全くなくなり、環境汚染等のおそれもな 、。
[0013] 前記晶析工程にて前記第 2のスラリーから分離された固形分を水洗し、該固形分か ら不純物を除去することが好まし 、。
この塩素含有廃棄物の処理方法では、前記晶析工程にて前記第 2のスラリーから 分離された固形分を水洗し、該固形分から不純物を除去することにより、得られた固 形分は不純物が極めて少ないものとなる。これにより、不純物が極めて少ない固形分 を工業用原料等として有効利用することが可能になる。 [0014] 本発明の塩素含有廃棄物の処理装置は、塩素含有廃棄物に含まれる無機成分を セメント原料として利用するとともに、この塩素含有廃棄物に含まれる塩素を回収する 塩素含有廃棄物の処理装置であって、
前記塩素含有廃棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリー を濾過により固形分と濾液に分離し、得られた固形分をセメント原料とする水洗'濾過 手段と、
前記濾液に還元剤及び pH調整剤を添加して該濾液に含まれる重金属及びカルシ ゥムを含む沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過により分離する濾液処理手段と、 この沈殿物が除去された濾液を加熱 ·蒸発により濃縮し、該濾液に含まれる塩素化 合物を晶析させた第 2のスラリーとし、この第 2のスラリーを塩素化合物を含む固形分 と母液とに分離し、この固形分を回収する晶析手段と、
前記母液の一部をセメント製造設備に戻す分離母液処理手段とを備えてなることを 特徴とする。
[0015] この塩素含有廃棄物の処理装置では、水洗'濾過手段にて、塩素含有廃棄物に水 を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリーを濾過により固形分と濾液に 分離することにより、少ない水の使用量で塩素化合物を効率よく取り除き、また、濾液 処理手段にて、濾液に含まれる重金属及びカルシウムを沈殿物として分離回収する ことにより、濾液に一部溶出した重金属及びカルシウムを効率的に回収し、分離母液 処理手段にて、母液の一部をセメント製造設備にブローして戻す。
これにより、高純度の塩素化合物の回収が可能になり、少ない水の使用量で塩素 を回収することが可能になる。
[0016] 前記晶析手段に、前記第 2のスラリーから分離された固形分を水洗し、該固形分か ら不純物を除去する水洗手段を設けてなることが好まし 、。
この塩素含有廃棄物の処理装置では、前記水洗手段により前記第 2のスラリーから 分離された固形分を水洗し、該固形分から不純物を除去することにより、不純物が極 めて少ない固形分を得ることが容易になる。これにより、不純物が極めて少ない固形 分を工業用原料等として提供することが可能になる。
発明の効果 [0017] 本発明の塩素含有廃棄物の処理方法によれば、水洗'濾過工程にて、塩素含有廃 棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリーを濾過により固形分 と濾液に分離するので、少ない水の使用量で塩素化合物を効率よく取り除くことがで きる。また、濾液処理工程にて、濾液に含まれる重金属及びカルシウムを沈殿物とし て分離回収するので、濾液に一部溶出した重金属及びカルシウムを効率的に回収し 、さらに、分離母液処理工程にて、母液の一部をセメント製造設備にブローして戻す ので、得られる塩素化合物の純度を高めることができ、塩素を回収するための水の使 用量ち肖減することができる。
したがって、セメント焼成設備の塩素バイパス装置にて捕集された塩素バイパスダ ストや、塩素を含有した焼却灰等の高塩素含有廃棄物から、高純度の塩素化合物を 効率的に分離回収することができる。
[0018] 本発明の塩素含有廃棄物の処理装置によれば、水洗'濾過手段にて、塩素含有廃 棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリーを濾過により固形分 と濾液に分離するので、少ない水の使用量で塩素化合物を効率よく取り除くことがで きる。また、濾液処理手段にて、濾液に含まれる重金属及びカルシウムを沈殿物とし て分離回収するので、濾液に一部溶出した重金属及びカルシウムを効率的に回収し 、さらに、分離母液処理手段にて、母液の一部をセメント製造設備にブローして戻す ので、高純度の塩素化合物を容易に回収することができ、し力も、少ない水の使用量 で塩素を回収することができる。
したがって、セメント焼成設備の塩素バイパス装置にて捕集された塩素バイパスダ ストや、塩素を含有した焼却灰等の高塩素含有廃棄物から、高純度の塩素化合物を 効率的に、し力も低コストで分離回収することができる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明の一実施形態のセメント製造設備における塩素含有廃棄物の処理装置 を示す模式図である。
[図 2]本発明の一実施形態のセメント製造設備における塩素含有廃棄物の処理方法 を示す工程図である。
符号の説明 [0020] 1 水洗 ·濾過部 2 濾過処理部 3 晶析部 4 分離母液処理部 11 混合槽 12 フィルタープレス 21〜23、 26 反応槽 24 沈殿槽 25 フィルタプレス 27 精密濾過装置 31 pH調整槽 32 真空ポンプ 33 結晶缶 34 加熱器 35 コンデンサ 36 遠心分離装置 37 振動乾燥器 41 霧化器 42 セメント製造設 備 D 塩素バイパスダスト W 水 W， 洗浄水 S1〜S4、S6、S7 スラリー S5 上澄水 S8 母液 C 脱塩ケーキ F1〜F5 濾液 P 高分子凝集剤 T 金属捕 集剤 MS 重金属スラッジ MP 懸濁物質 ST 水蒸気
発明を実施するための最良の形態
[0021] 本発明の塩素含有廃棄物の処理方法及び処理装置の最良の形態について、図面 に基づき説明する。
なお、本形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するもので あり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
[0022] 図 1は、本発明の一実施形態のセメント製造設備における塩素含有廃棄物の処理 装置を示す模式図であり、塩素含有廃棄物中のカルシウム成分をセメント原料として 利用するとともに、この塩素含有廃棄物に含まれる塩素成分を回収し有効利用する 処理装置の例である。
図 1において、 1は水洗 ·濾過部（水洗 ·濾過手段）、 2は濾液処理部 (濾液処理手 段)、 3は晶析部（晶析手段)、 4は分離母液処理部 (分離母液処理手段)である。
[0023] 水洗'濾過部 1は、塩素バイパスダスト (塩素含有廃棄物）に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリーを濾過により脱塩ケーキ（固形分)と濾液に分離し 、得られた脱塩ケーキをセメント原料とする装置であり、塩素バイノ スダスト Dと新たな 水（以下、新水とも称する) Wとを混合し (第 1の)スラリー S1とする混合槽 11と、このス ラリー S1を加圧濾過により脱塩ケーキ Cと濾液 F1に分離し、この加圧濾過後に得ら れた脱塩ケーキ Cを加圧した状態のまま新水 Wを圧送して脱塩ケーキ Cを洗浄する フィルタープレス (脱水機） 12とにより構成されている。上記の新水の替わりに、後述 する結晶缶 33にて蒸発または加熱により発生した水蒸気を冷却した回収水 (W )を 用いることちでさる。
[0024] 濾液処理部 2は、濾液に還元剤及び pH調整剤を添加し、さらには炭酸カリウムを 添加して該濾液に含まれる重金属及びカルシウムを含む沈殿物を生じさせ、この沈 殿物を濾過により分離する装置であり、濾液 F1に還元、共沈、金属および Zまたは 無機物の凝集を目的に、例えば、硫酸第一鉄 (FeSO )や塩化第一鉄 (FeCl )等を
4 2 添加し、さらにカルシウムを反応させる目的で炭酸カリウム (K CO )、炭酸ガス (CO
2 3 2
)等を添加し反応させる (第 1の)反応槽 21と、生じたスラリー S2に塩酸 (HC1)または 硫酸 (H SO )を添加し pHを下げて重金属の溶解度が低い域にして水酸ィ匕物を析
2 4
出させる（第 2の)反応槽 22と、この炭酸カルシウム、及び SS化した重金属、または微 粒子化した重金属、あるいは水酸ィ匕物の重金属を含むスラリー S3に高分子凝集剤 P を添加しスラリー S4とする（第 3の)反応槽 23と、このスラリー S4の沈降分離を行う沈 殿分離槽 24と、この沈殿物を加圧し炭酸カルシウム (CaCO )及び重金属を含むケ
3
ーキ (重金属スラッジ) MSと濾液 F2とに分離する脱水機 25と、沈殿分離槽 24の上 澄水 S5に金属捕集剤 Tを添加し反応させて上澄水 S5中に微量に残留した重金属 を凝集させる（第 4の)反応槽 26と、この反応したスラリー S6をメンブレンフィルタ（M F :精密濾過膜)を用いて捕集された重金属及び上澄水 S5中のキャリーオーバーし た微細な懸濁物質 MPを濾液 F3から分離する精密濾過膜 (MF)装置 27とにより構 成されている。
[0025] 晶析部 3は、精密濾過装置 27により微細な懸濁物質 MPが除去された濾液 F3に、 水酸化カリウム (KOH)等のアルカリ金属化合物を添加し、 pHを調整する pH調整槽 31と、この pHが調整された濾液 F4を真空ポンプ 32により減圧し、加熱器 34との間 で循環運転をさせて加熱し濾液 F4に含まれる水分を蒸発させて濃縮し、この濾液 F 4に含まれる塩ィ匕カリウム (KC1)等の塩素化合物を晶析させる結晶缶 33と、この結晶 缶 33から発生する水蒸気を冷却し塩素バイパスダスト Dの溶解水として再利用される 回収水とするコンデンサ 35と、塩ィ匕カリウム (KC1)等の塩素化合物が晶析したスラリ 一 S7を、晶析した塩ィ匕カリウム (KC1)等の塩素化合物と塩素化合物を含まない母液 S8とに分離する遠心分離装置 36と、晶析した塩ィ匕カリウム (KC1)等の塩素化合物に 振動を加えつつ乾燥させる振動乾燥器 37とにより構成されている。
[0026] 分離母液処理部 4は、遠心分離装置 36により分離された母液 S8の一部を滴下す る滴下器 41と、滴下された母液を投入するセメント製造設備 42とにより構成されてい る。
[0027] 次に、本実施形態の塩素含有廃棄物の処理方法について、図 1及び図 2に基づき 説明する。
本実施形態の塩素含有廃棄物の処理方法は、塩素含有廃棄物に含まれる無機成 分をセメント原料として利用するとともに、この塩素含有廃棄物に含まれる塩素成分 を回収する塩素含有廃棄物の処理方法であり、
塩素含有廃棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリーを濾 過により固形分と濾液に分離し、得られた固形分をセメント原料とする水洗 ·濾過ェ 程と、
前記濾液に還元剤、 pH調整剤及び炭酸カリウムを添加して該濾液に含まれる重金 属及びカルシウムを含む沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過により分離する濾液 処理工程と、
この沈殿物が除去された濾液を加熱 ·蒸発により濃縮し、該濾液に含まれる塩素化 合物を晶析させた第 2のスラリーとし、この第 2のスラリーを塩素化合物を含む固形分 と母液とに分離し、この固形分を回収する晶析工程と、
前記母液の一部をセメント製造設備に戻す分離母液処理工程とを含む処理方法 である。
[0028] これらの各工程について、さらに詳細に説明する。
また、本実施形態の塩素含有廃棄物の処理方法においては、対象とする塩素含有 廃棄物は、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉から排出される焼却灰や飛灰、ま たはセメント焼成設備に付設した塩素バイパス装置で得られた高濃度の塩素化合物 を含むダスト等の塩素含有ダストである。
ここでは、セメント焼成設備の塩素バイパス装置で得られた塩素ノ ィパスダストを対 象として、前記各工程での処理を詳細に述べる。
[0029] 「水洗 ·濾過工程」
まず、脱塩洗浄の対象である塩素バイパスダスト Dに対して 2〜4重量倍の新水 W を添加して攪拌し、スラリー化するとともに、含有する塩素化合物等の可溶成分を溶 出させリパルプさせる。ここで水の添力卩量を上記の様に限定した理由は、水の添加量 がダストの 2重量倍以下であると、ダスト中の可溶成分の溶出が十分でなぐ後段のフ ィルタープレス 12で濾過して得られる脱塩ケーキ C中に残存する可溶成分が多くな る力らである。また得られるスラリーの粘性が高くなり、後の工程へのポンプ輸送が難 しくなるカゝらである。
また、水の添加量がダストの 4重量倍以上であると、カルシウム成分や重金属類等 の他の成分の溶出が多くなり、したがって、後段の工程においては、これらの成分を 取り除くための薬剤の使用量が多くなり、また、晶析工程にて使用する蒸気量などが 多量に必要となるからである。
[0030] 上記のリバルプでは、可溶成分の溶解速度を高めるため、混合槽 11内の温度を 4 0°C以上に高めてもよい。また、攪拌時間は 10時間以内で十分塩素成分を溶解する ことができるが、長時間の攪拌は、ダストに含有するカルシウムとアルカリ成分および 塩素との複塩が生成して沈殿物が生じ、十分な脱塩が行われな 、おそれがあるので 好ましくない。
[0031] このリパルプにより生成したスラリー S1は、フィルタープレス 12にて圧搾して、固液 分離を行った後に、フィルタープレス 12内の脱塩ケーキに残留する可溶成分を含有 する水分を新水 Wで洗浄する。この新水 Wでの洗浄は、フィルタープレス 12を加圧 した状態で、脱塩ケーキに一方向から新水 Wを圧送することにより、少ない水量で効 率のょ 、洗浄を行うことができる。
この洗浄のために使用する新水 Wは、脱塩洗浄に供するダスト量に対して 0. 5〜2 . 0重量倍が好ましい。
[0032] この新水による洗浄によって、脱塩ケーキ中の塩素含有量を十分に低下させること ができる。
また、得られた脱塩ケーキ Cは、直接セメント製造設備に送られ他のセメント原料に 混合され、乾燥'粉砕の後、粉末セメント原料としてセメント焼成工程にて再循環使用 され、セメントクリン力として焼成される。
[0033] 「濾液処理工程」
水洗'濾過工程で得られた圧搾後の濾液 F1および洗浄後の水は、ダスト中の塩素 が溶出している他には、重金属類、カルシウム成分、塩素成分等も含まれている。そ こで、この濾液 Flおよび洗浄後の水に還元剤及び pH調整剤を添加し、さら〖こは炭 酸カリウムを添カ卩してこの濾液 F1および洗浄後の水に含まれる重金属及びカルシゥ ムを含む沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過により分離する。
ここでは、濾液 F1を反応槽 21に投入し、この濾液 F1に還元、共沈、金属および Z または無機物の凝集を目的として、例えば、硫酸第一鉄 (FeSO )や塩化第一鉄 (Fe
4
C1 )等を添加し、さらにカルシウムを反応させる目的で炭酸カリウム (K CO )、炭酸
2 2 3 ガス (CO )等を添加して反応させ、スラリー S2を生じさせる。
2
[0034] 例えば、重金属類については、濾液 F1の pHを 9〜10. 5程度にして重金属の水酸 化物の沈殿物を生成させることにより、大幅に取り除くことができる。
また、 pH調整剤としては、酸性のものであればよいが、炭酸ガスが最も好ましい。 炭酸ガスを用いることで、濾液 F1中に溶解して 、るカルシウムも大幅に取り除くことが できる。
[0035] ここでは、炭酸ガス (CO )と同時に炭酸カリウム (K CO )を添加するので、濾液 F1
2 2 3
中に溶解して 、るカルシウムを炭酸カルシウムとして完全に沈殿させることができる。 また、最終的に回収する塩が塩ィ匕カリウムであるから、最も好ましい炭酸アルカリは 炭酸カリウムである。その他、炭酸ナトリウムや炭酸水素ナトリウムも利用することが可 能である。
また、炭酸ガス (CO )が用意できない場合には、濾液 F1中に溶解しているカルシ
2
ゥムを炭酸カリウム (K CO )のみで処理してもよい。
2 3
この様にして得られた炭酸カルシウム (CaCO )を含むスラリー S2は、反応槽 22に
3
送られる。
[0036] 反応槽 22では、このスラリー S2に塩酸 (HC1)または硫酸 (H SO )を添カ卩し pHを
2 4
下げて重金属の溶解度が低い域にして水酸ィ匕物を析出させる。これにより、スラリー S2は、炭酸カルシウム及び SS化した（懸濁化した、または微粒子化した、あるいは水 酸ィ匕物の）重金属を含むスラリー S3となり、反応槽 23に送られる。
反応槽 23では、このスラリー S3に高分子凝集剤 Pを添加することにより、スラリー S3 中の炭酸カルシウム、及び SS化した重金属、または微粒子化した重金属、あるいは 水酸化物の重金属を凝集させる。これにより、スラリー S3は、炭酸カルシウム及び重 金属の凝集体により懸濁したスラリー S4となり、沈澱分離槽 24に送られる。
[0037] 沈澱分離槽 24では、このスラリー S4を所定時間静置する。これにより、スラリー S4 は、その中に含まれる炭酸カルシウム及び重金属の凝集体が沈澱することにより、炭 酸カルシウム及び重金属の凝集体及び濾液を含む沈殿物と、上澄水 S5とに分離さ れる。この沈殿物は脱水機 25に送られ、上澄水 S5は反応槽 26に送られる。
[0038] 脱水機 25では、この沈殿物を加圧 ·脱水することにより、炭酸カルシウム（CaCO )
3 及び重金属を含むケーキ（重金属スラッジ) MSと濾液 F2とに分離する。この濾液 F2 は、反応槽 21に送られる濾液 F1に添加されることで循環使用される。
一方、反応槽 26では、上澄水 S5に金属捕集剤 Tを添加し反応させて、上澄水 S5 中に微量に残留する重金属を凝集させる。これにより、上澄水 S5は SS成分 (懸濁物 質)を数％以下含むスラリー S6となる。
[0039] このスラリー S6は、精密濾過膜 (MF)装置 27に送られ、その中に取り付けられたメ ンブレンフィルタ（MF:精密濾過膜）により捕集された重金属及び上澄水 S5中のキヤ リーオーバーした微細な懸濁物質 MPが濾液 F3から分離される。
この濾液 F3は、懸濁物質 MPが取り除かれたことで、 SS成分が lmgZUlppm) 以下になり、晶析工程に送られる。
一方、分離された懸濁物質 MPは、乾燥、必要に応じて粉砕を行うことにより、粉末 状の重金属含有無機物質となり、その後、処理される。
[0040] 「晶析工程」
セメント製造設備の塩素バイパス装置で捕集されたダストには、塩素化合物として 多量の塩ィ匕カリウムが含まれている。また、その他の塩素化合物としては、塩化ナトリ ゥムゃ重金属と塩素化合物の複塩等が含まれて 、る。
上記の水洗'濾過工程では、重金属やカルシウム等は極力取り除かれる力 この晶 析工程では、有用塩類として目的とする塩ィ匕カリウムを高純度で得ることが重要とな る。
[0041] この晶析工程は、濾液処理工程で得られ精密濾過処理がなされた SS成分を取り 除いた濾液に多量に含まれる塩素成分を、塩ィ匕カリウムとして析出して有用塩とする ために、塩ィ匕ナトリウム等の他のアルカリ金属塩を混入させない晶析操作を可能とす る工程である。
[0042] この晶析工程では、濾液処理工程で得られ精密濾過処理がなされた SS成分の少 ない濾液 F3は、 pH調整槽 31に送られて水酸ィ匕カリウム (KOH)により pHが 12程度 に調整された濾液 F4となる。
ここで、濾液 F3を pH12程度に調整する理由は、水酸ィ匕カリウムを用いて pHを 12 程度に調整することにより、後続する工程でのスケールの付着防止を図り、装置の腐 食を防止するとともに、晶析した後に得られる塩ィ匕カリウムの純度を低下させないた めである。
pHが調整された濾液 F4は、結晶缶 33に送られる。
[0043] 結晶缶 33では、 pH調整槽 31から送られてきた濾液 F4が加熱器 34で加熱された 濾液 F5と合流し、真空ポンプ 32で真空引きして減圧状態とすることによって、この濾 液 F4、 F5に含まれる水分を蒸発させることにより濃縮し、この濾液 F4、 F5に含まれ る塩ィ匕カリウム (KC1)等の塩素化合物を晶析させる。
加熱器 34では、結晶缶 33から排出される濾液 F5の温度を水蒸気 STを用いた熱 交換により所定の温度、例えば、 50〜80°Cの範囲に上昇させ結晶缶 33との間を循 環させる。
[0044] この濾液 F4、 F5は、加熱器 34と結晶缶 33との間を循環することにより、温度上昇 および蒸発が繰り返されて次第に濃縮され、微結晶の塩素化合物を多く含むスラリ 一 S7となる。
例えば、加熱器 34にて水蒸気 STによる熱交換を施すことにより、濾液 F4、 F5の温 度を 60°C程度にまで高め、減圧に保った結晶缶 34にて水分を蒸発させて約 5倍に 濃縮し高純度の塩ィ匕カリウムを晶析させる。この操作を繰り返し行うことにより、濾液 F 4、 F5は塩ィ匕カリウムが晶析したスラリー S7となる。
また、結晶缶 33にて蒸発した水蒸気はコンデンサ 35にて水に戻された後、水洗 · 濾過工程の洗浄水 W'として再利用される。
[0045] このように、結晶缶 33と加熱器 34との間を循環することにより、高濃度に濃縮された 塩ィ匕カリウム晶析スラリー S7は、遠心分離装置 36により晶析した塩ィ匕カリウム (KC1) 等の塩素化合物と塩素化合物を含まない母液 S8とに分離される。この分離の際に、 純水を用いて固形分である晶析した塩素化合物を洗浄することにより、より純度の高 V、塩素化合物とすることができる。
この塩素化合物は、振動乾燥器 37により振動を加えつつ乾燥された後、純度の高 い塩ィ匕カリウムを含む有用塩として工業原料に利用される。また、母液 S8は結晶缶 3 3及び加熱器 34により循環使用される。
[0046] この晶析工程では、結晶缶 33と加熱器 34との間を循環することで濾液 F4、 F5を連 続して加熱 ·濃縮を行っていくと、スケール成分、重金属の濃縮等も生じる場合があ る。そこで、一部ブローした母液 S8を水洗'濾過工程の洗浄水の一部として利用す れば、水洗'濾過工程の沈殿物として回収することも可能である。
母液 S8をブローする割合は、ダストの成分にもよるが通常、晶析工程に導入される 濾液 F3の重量の 1Z20〜： LZ70重量部程度が好ましい。
[0047] また、高濃度に濃縮されたスラリー S7の分離については、（1)加熱濃縮後のスラリ 一 S7の塩ィ匕カリウムの結晶濃度が 10〜25重量％程度になった後、連続して塩ィ匕カ リウムを含む固形分と母液とに分離する方法 (2)塩化カリウム晶析スラリー S7を一時 貯留し冷却して、塩ィ匕カリウム結晶を成長させた後、分離する方法のいずれかの方 法、もしくはこれらの方法を組合わせたものが好ま 、。
[0048] 「分離母液処理工程」
塩素ノ ィパスダストの中にはナトリウムも含まれるため、結晶缶 33と加熱器 34との間 を循環することで濾液を連続して加熱 ·濃縮を行って ヽくと、加熱'濃縮が進むにつ れてナトリウム濃度が高くなり、塩ィ匕カリウムの有効利用を行う場合に不都合が生じる ことがある。そこで、ナトリウム濃度が高くなつた場合、必要に応じて一部をブローする ことが必要になる。
上記の晶析工程にて分離された母液 S8は、その一部がブローによりセメント製造 工程に戻すことによって安全に処理される。
[0049] 以上説明したように、本実施形態の塩素含有廃棄物の処理装置によれば、塩素含 有廃棄物に水を添加し混合してスラリーとし、このスラリーを濾過により固形分と濾液 に分離し、得られた固形分をセメント原料とする水洗'濾過部 1と、この濾液に還元剤 及び pH調整剤を添加して重金属及びカルシウムを含む沈殿物を生じさせ、この沈 殿物を濾過により分離する濾液処理部 2と、この沈殿物が除去された濾液を加熱'蒸 発により濃縮し塩素化合物を晶析させたスラリーとし、このスラリーを塩素化合物を含 む固形分と母液とに分離し、この固形分を回収する晶析部 3と、この母液の一部をセ メント製造設備に戻す分離母液処理部 4とにより構成したので、高純度の塩化力リウ ム等の塩素化合物を容易に回収することができ、し力も、少ない水の使用量で塩素を 回収することができる。
したがって、セメント焼成設備の塩素バイパス装置にて捕集された塩素バイパスダ ストや、塩素を含有した焼却灰等の高塩素含有廃棄物から、高純度の塩化カリウム 等の塩素化合物を効率的に、し力も低コストで分離回収することができる。
[0050] また、本実施形態の塩素含有廃棄物の処理方法によれば、塩素含有廃棄物に水 を添加し混合して得られたスラリーを濾過により固形分と濾液に分離し、得られた固 形分をセメント原料とする水洗'濾過工程と、この濾液に還元剤及び pH調整剤を添 カロして重金属及びカルシウムを含む沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過により分離 する濾液処理工程と、この沈殿物が除去された濾液を加熱 ·蒸発により濃縮して塩素 化合物を晶析させた後に塩素化合物を含む固形分と母液とに分離し固形分を回収 する晶析工程と、母液の一部をセメント製造設備に戻す分離母液処理工程とを含む こととしたので、塩素含有廃棄物から、高純度の塩素化合物を効率的に分離回収す ることがでさる。
実施例
[0051] 以下、本発明の塩素含有廃棄物の処理方法について実施例を挙げて具体的に説 明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例によって何ら制限される ものではない。
なお、この実施例では、脱塩の対象となるダストとして、セメントキルン力も排出され 塩素バイパス装置によって採取された塩素バイノスダストを用いた。
このダストの組成を表 1に示す。
[0052] [表 1] 項目 単位 含有量
S i 02 重量 <½ 8. 1
AI2o3 重量 <½ 2. 5
Fe203 重量％ 0. 8
CaO 重量 30. 9
MgO 重量％ 0. 7
S03 重量％ 4. 6
Na20 重量 ¾ 1. 6
K20 重量 25. 7
G l 重量 ¾ 20. 8
Cu mg/Kg 1750
Zn mg/Kg 813
Pb mg/Kg 3400
[0053] まず、上記の糸且成のダストに、このダスト 100重量部に対して 300重量部の水を添 カロして攪拌し、ダストスラリーとするとともに、含有する塩素化合物等の可溶成分を溶 出させリパルプさせた。
次いで、このダストスラリーをフィルタープレス 12(株式会社石垣製、 ISDC- H1000 X 4CW、ろ過面積 6m2)により空気圧 5KgZcm2の圧力で圧搾して、 311重量部の濾液 を得た。次いで、この圧搾状態を保ったまま、新水 100重量部を濾液圧送方向から 圧入し、フィルタープレス 12内の脱塩ケーキの貫通洗浄をおこなった。
得られた脱塩ケーキの収量は 85重量部、その含水率は 40%、その塩素含有率は 0. 3%であり、 98. 8%の脱塩率であった。このようにして得られた脱塩ケーキは、セ メント原料として再利用が可能なものであった。
[0054] 一方、この水洗'濾過工程にて得られた浸出水と洗浄液を加えた濾液は 415重量 部であり、この濾液の特性は、 pHが 13. 1、導電率が 200mSZcmであり、また、カリ ゥムの含有量は 47. 5gZL、塩素の含有量は 46. 2g/Lであり、鉛を約 250ppm、 カルシウムを 730ppm程度含むものであった。
[0055] 次いで、この濾液を反応槽 21に移し、この濾液に炭酸ガスを吹き込むことによって pHを 9. 5とし、さらに硫酸第一鉄 (FeSO、 300ppm)及び炭酸カリウム (K CO、濾
4 2 3 液の Ca濃度に対しモル比で、 1. 1倍〜 2倍）を添カ卩し、炭酸カルシウム（CaCO )を
3 含むスラリーとした。 次いで、このスラリーを反応槽 23に移し、このスラリーにポリアクリルアミド系高分子 凝集剤を添加し（l〜2ppm)、スラリー中の炭酸カルシウム (CaCO )及び重金属を
3
凝集させたスラリーとした。
次いで、このスラリーを沈殿槽 24に移して所定時間静置し、スラリー中の炭酸カル シゥム (CaCO )及び重金属を沈殿させた。
3
[0056] 次!、で、沈殿槽 24力も沈殿物を取り出し、フィルタプレス 25 (東京エンジニアリング 工業株式会社製、 AUTOPAC- PRO-614、ろ過面積 7m2)にて加圧'脱水を行い、炭 酸カルシウム (CaCO )及び重金属を含むケーキ状の重金属スラッジと濾液とに分離
3
した。
また、この沈殿槽 24で得られた沈殿物は、カルシウムの他、鉛などの金属化合物塩 を多く含むものであった。また、フィルタープレス 25により濾過した後の濾液は反応槽 21に戻した。
[0057] また、沈殿槽 24から排出される上澄水を反応槽 26に移し、この上澄水に金属捕集 剤（ジチォカルバミン酸ィ匕合物または硫化水素ナトリウム： 50〜60ppm)を添加し、 反応させた。
これにより、上澄水は析出した SS成分 (懸濁物質)を数％以下含むスラリーとなった 次いで、このスラリーを精密濾過装置 27に移し、メンブレンフィルタ（MF: 住友電工ファインポリマー株式会社製、ポアフロンモジュール PM- 305)により金属を 含む微細な懸濁物質と濾液とに分離した。この濾液は、懸濁物質が取り除かれたこと で、 SS成分が lmgZL以下にまで減少した。
この濾液（晶析工程原水）の特性は、 pHが 9. 5、導電率が 200mSZcmであり、力 リウムの含有量は 47. 5g/L、塩素の含有量は 46. 2g/Lであり、鉛を 0. Ippm、力 ルシゥムを 4ppm含むものであった。
その後、この濾液 410重量部を晶析工程に移送した。
[0058] この濾液 (晶析工程原水）に、強制循環タイプの真空加熱濃縮晶析装置を用いて 加熱および蒸発を繰り返し施すことにより、濃縮を行い、連続的に回収塩を晶析させ た。この回収塩は遠心分離装置 35 (タナベウィルテック株式会社製、 DAC-24)に母 液とともに入れられて回収を行った。この場合の回収塩の回収量は 47重量部であつ た。
また、晶析工程では次第に Na量が増加してきたため、母液を投入液量の 1Z50の 割合でブローし、セメント製造工程へ戻した。これにより回収された塩は、換算値で、 K Oを 57重量％、 Na Oを 0. 7重量％、 SOを 7. 4重量％、じ1を39. 5重量％、そ
2 2 4
れぞれ含む白色の結晶であった。
この回収塩の組成を表 2に示す。
[0059] [表 2]
Figure imgf000020_0001
産業上の利用可能性
[0060] 本発明の塩素含有廃棄物の処理方法によれば、水洗'濾過工程にて、塩素含有廃 棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリーを濾過により固形分 と濾液に分離するので、少ない水の使用量で塩素化合物を効率よく取り除くことがで きる。また、濾液処理工程にて、濾液に含まれる重金属及びカルシウムを沈殿物とし て分離回収するので、濾液に一部溶出した重金属及びカルシウムを効率的に回収し 、さらに、分離母液処理工程にて、母液の一部をセメント製造設備にブローして戻す ので、得られる塩素化合物の純度を高めることができ、塩素を回収するための水の使 用量ち肖減することができる。 したがって、セメント焼成設備の塩素バイパス装置にて捕集された塩素バイパスダ ストや、塩素を含有した焼却灰等の高塩素含有廃棄物から、高純度の塩素化合物を 効率的に分離回収することができる。
本発明の塩素含有廃棄物の処理装置によれば、水洗'濾過手段にて、塩素含有廃 棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリーを濾過により固形分 と濾液に分離するので、少ない水の使用量で塩素化合物を効率よく取り除くことがで きる。また、濾液処理手段にて、濾液に含まれる重金属及びカルシウムを沈殿物とし て分離回収するので、濾液に一部溶出した重金属及びカルシウムを効率的に回収し 、さらに、分離母液処理手段にて、母液の一部をセメント製造設備にブローして戻す ので、高純度の塩素化合物を容易に回収することができ、し力も、少ない水の使用量 で塩素を回収することができる。
したがって、セメント焼成設備の塩素バイパス装置にて捕集された塩素バイパスダ ストや、塩素を含有した焼却灰等の高塩素含有廃棄物から、高純度の塩素化合物を 効率的に、し力も低コストで分離回収することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 塩素含有廃棄物に含まれる無機成分をセメント原料として利用するとともに、この塩 素含有廃棄物に含まれる塩素を回収する塩素含有廃棄物の処理方法であって、 前記塩素含有廃棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリー を濾過により固形分と濾液に分離し、得られた固形分をセメント原料とする水洗'濾過 工程と、
前記濾液に還元剤及び pH調整剤を添加して該濾液に含まれる重金属及びカルシ ゥムを含む沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過により分離する濾液処理工程と、 この沈殿物が除去された濾液を加熱 ·蒸発により濃縮し、該濾液に含まれる塩素化 合物を晶析させた第 2のスラリーとし、この第 2のスラリーを塩素化合物を含む固形分 と母液とに分離し、この固形分を回収する晶析工程と、
前記母液の一部をセメント製造設備に戻す分離母液処理工程とを含むことを特徴 とする塩素含有廃棄物の処理方法。
[2] 前記第 1のスラリーは、前記塩素含有廃棄物 100重量部と前記水を 200重量部以 上かつ 400重量部とを混合してなることを特徴とする請求項 1記載の塩素含有廃棄 物の処理方法。
[3] 前記水洗'濾過工程における前記濾過を加圧濾過とし、この加圧濾過後の前記固 形分を加圧した状態のまま該固形分に新たな水を圧送し、該固形分を洗浄すること を特徴とする請求項 1記載の塩素含有廃棄物の処理方法。
[4] 前記晶析工程にて蒸発した水分を回収し、前記水洗 ·濾過工程の水として再利用 することを特徴とする請求項 1記載の塩素含有廃棄物の処理方法。
[5] 前記濾液処理工程の前記濾過により分離された濾液に重金属捕集剤を添加し、前 記濾液から重金属を含む組成物を分離することを特徴とする請求項 1記載の塩素含 有廃棄物の処理方法。
[6] 前記晶析工程にて前記第 2のスラリーから分離された固形分を水洗し、該固形分か ら不純物を除去することを特徴とする請求項 1記載の塩素含有廃棄物の処理方法。
[7] 塩素含有廃棄物に含まれる無機成分をセメント原料として利用するとともに、この塩 素含有廃棄物に含まれる塩素を回収する塩素含有廃棄物の処理装置であって、 前記塩素含有廃棄物に水を添加し混合して第 1のスラリーとし、この第 1のスラリー を濾過により固形分と濾液に分離し、得られた固形分をセメント原料とする水洗'濾過 手段と、
前記濾液に還元剤及び pH調整剤を添加して該濾液に含まれる重金属及びカルシ ゥムを含む沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過により分離する濾液処理手段と、 この沈殿物が除去された濾液を加熱 ·蒸発により濃縮し、該濾液に含まれる塩素化 合物を晶析させた第 2のスラリーとし、この第 2のスラリーを塩素化合物を含む固形分 と母液とに分離し、この固形分を回収する晶析手段と、
前記母液の一部をセメント製造設備に戻す分離母液処理手段とを備えてなることを 特徴とする塩素含有廃棄物の処理装置。
前記晶析手段に、前記第 2のスラリー力 分離された固形分を水洗し、該固形分か ら不純物を除去する水洗手段を設けてなることを特徴とする請求項 7記載の塩素含 有廃棄物の処理装置。
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