JP2003334510A - 溶融飛灰の塩素除去処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的少ない洗浄水使用量で、溶融飛灰中の
塩素を除去すること、すなわち、脱塩ケーキの山元還元
の可能性を高め、さらに排水量、および排水中の残留重
金属類濃度も低減することのできる溶融飛灰の水洗浄処
理による塩素除去処理方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 廃棄物溶融施設から排出された塩素を含
有する溶融飛灰１から塩素を除去するに際して、次の２
つの工程を含むことを特徴とする。 （ａ）溶融飛灰１に洗浄水を加えて溶融飛灰中の塩素を
水に溶出させたのち、脱水を行い、排水５と洗浄残渣６
を得る工程。 （ｂ）上記（ａ）工程で得られる第１洗浄残渣６に洗浄
水８を加えて洗浄残渣中の残留塩素を水に溶出させたの
ち、脱水を行い、分離液１２と脱塩ケーキ１１を得る工
程。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみなどの廃
棄物を溶融することによって排ガスとともに排出される
溶融飛灰の水洗浄処理による塩素除去処理方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ごみ焼却灰およびごみ焼却飛灰
などの溶融処理に伴って排出される溶融飛灰中には、塩
化ナトリウムや塩化カリウムなどの塩化物に代表される
ような溶解性塩類が高濃度に含まれている。また鉛やカ
ドミウムなどの有害重金属類もごみ焼却飛灰に比べ、高
濃度に含まれているため、従来はセメント固化、または
薬剤キレート処理により、最終処分場に埋め立て処分さ
れていることが多い。

【０００３】しかし、最終処分場の確保は年々困難にな
ってきており、またセメント固化による安定化処理につ
いては処分量が増大するため、最終処分場の寿命を低下
させる原因となる。一方、セメント固化やキレート剤に
よる処理では、上記塩化物を含めた溶解性塩類の溶出を
抑えることができないため、環境汚染が懸念されてい
る。

【０００４】また溶融飛灰中には、種類によって異なる
ものの、亜鉛および鉛を数％〜10数％含む例もあり、資
源リサイクルの観点から、これらの重金属類を回収し、
回収物を製錬原料として再利用する、いわゆる山元還元
技術の開発が望まれている。

【０００５】一方、溶融飛灰から回収した重金属類を製
錬原料として再利用するための条件の一つとして、製錬
設備の腐食や排煙処理系統の塩化物での閉塞等をさける
ため、回収物中の塩素含有量を極力低くすることがまず
必要であるとされている。

【０００６】溶融飛灰からの重金属類回収方法の一つ
に、溶融飛灰に所定量の水を加えて洗浄し、脱水処理す
ることにより、溶融飛灰中の溶解性塩類の分離を行い、
その結果得られる脱塩ケーキについては製錬原料として
山元還元し、一方、分離した溶解性塩類を含む洗浄水は
排水処理により微量重金属類を除去し、処理水は河川放
流、または塩回収する方式の溶融飛灰の水洗浄処理によ
る塩素除去処理方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような溶
融飛灰の水洗浄処理方法の多くは、脱塩ケーキ中に残留
水分とともに溶解性塩類が一部残存するため、塩素除去
が不十分となる場合があった。一方、脱塩ケーキ中の塩
素濃度をなるべく低くするためには、溶融飛灰と洗浄水
との固液比を上げる必要があるが、その場合、多量の洗
浄水が必要となり、排水処理の負担が大きくなるという
問題があった。

【０００８】本発明の目的は、比較的少ない洗浄水使用
量で、溶融飛灰中の塩素を除去すること、すなわち、脱
塩ケーキの山元還元の可能性を高め、さらに排水量、お
よび排水中の残留重金属類濃度も低減することのできる
溶融飛灰の水洗浄処理による塩素除去処理方法を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するため鋭意検討した結果、二度の洗浄により少ない
洗浄水量でしかも塩素量を低減できることを見出し、本
発明に到達した。すなわち、本発明は、廃棄物溶融施設
から排出された塩素を含有する溶融飛灰から塩素を除去
するに際して、次の２つの工程を含むことを特徴とする
溶融飛灰の塩素除去処理方法を要旨とするものである。 （ａ）上記溶融飛灰に洗浄水を加えて溶融飛灰中の塩素
を水に溶出させたのち、脱水を行い、排水と洗浄残渣を
得る工程。 （ｂ）上記（ａ）工程で得られた洗浄残渣に再度洗浄水
を加えて洗浄残渣中の残留塩素を水に溶出させたのち、
脱水を行い、分離液と脱塩ケーキを得る工程。 また、本発明において好ましくは、（ｂ）工程で得られ
た分離液の一部又は全部を（ａ）工程で用いる洗浄水と
して利用することを特徴とするものであり、さらに、好
ましくは（ａ）工程及び／又は（ｂ）工程において、洗
浄水を加えて撹拌混合時のｐＨをアルカリ性薬剤又は酸
性薬剤により９〜１２の範囲となるように調整し、水溶
性の重金属類を不溶化することを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の塩素除去方法が適用できる溶融飛灰は、ごみ焼
却灰およびごみ焼却飛灰などを溶融処理することによ
り、排ガス処理設備で得られる溶融飛灰であり、特に酸
性排ガス濃度が低く、排ガス処理に消石灰の吹き込みを
必要としない設備から得られる溶融飛灰、また集じん装
置に二段バグフィルターを採用している設備では、その
前段部でトラップされる溶融飛灰、また、酸性排ガス処
理に水酸化ナトリウム水溶液を噴霧している設備から得
られる溶融飛灰が好ましく用いられる。このような溶融
飛灰の性状としては、溶解性塩類が比較的高含量（５０
〜８０％）で重金属類の含有量も数％と高く、10%スラ
リーｐＨは５〜８であるという特徴を有している。

【００１１】本発明においては、（ａ）工程でまず溶融
飛灰に洗浄水を加える。これにより溶融飛灰中の塩素が
水に溶出する。加える洗浄水の量は溶融飛灰１００質量
部に対して２００〜２、０００質量部が好ましい。水量
が２００質量部未満のときは、洗浄水を加えて得られる
溶融飛灰の液例えばスラリーなどの流動性が乏しくな
り、また、塩素の水への溶出率が低下しやすくなる。一
方、２、０００質量部を超えると液量が多くなって、そ
れを処理するための設備容量を大きくしなければならな
くなることがある。洗浄水の温度は、特に限定されない
が、溶解性塩類の溶出効率を考慮すると４０〜１００℃
が好ましく、さらに好ましくは７０〜９０℃である。ま
た、後述するように洗浄水として（ｂ）工程で得られる
分離液の一部又は全部を使用してもよい。分離液を使用
すれば洗浄水の使用量が節減できるため好ましい。

【００１２】洗浄水を加えた際、通常は攪拌混合を行
う。攪拌混合を行うにはいずれの手段でもよく、例えば
回転式攪拌機を用いて、３０分〜６時間撹拌を行っても
よい。

【００１３】また、この際、混合液のｐＨを９〜１２に
調整することで、水溶性の重金属類を不溶化することが
できるため好ましい。そのためにはアルカリ性薬剤又は
酸性薬剤を添加すればよい。アルカリ性薬剤としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、消石灰などが挙げ
られ、酸性薬剤としては塩酸、硫酸などが挙げられる。

【００１４】（ａ）工程においては、次いで脱水を行い
排水と洗浄残渣とに分離する。溶融飛灰中の塩素は排水
の方へ移行することになる。脱水する手段としてはどの
ような方法でもよく、例えば、遠心脱水機やベルトプレ
スなどが用いられる。

【００１５】本発明においては、次に（ａ）工程で得ら
れた洗浄残渣に再度洗浄水を加え、洗浄残渣中の残留塩
素を水に溶出させる。洗浄水の量としては、洗浄残渣１
００質量部あたり、２００〜２、０００質量部が好まし
い。水量が２００質量部未満のときは、洗浄水を加えて
得られる溶融飛灰の液例えばスラリーなどの流動性が乏
しくなり、また、塩素の水への溶出率が低下しやすくな
る。一方、２、０００質量部を超えると液量が多くなっ
て、それを処理するための設備容量を大きくしなければ
ならなくなることがある。

【００１６】（ｂ）工程においては、次いで脱水を行
い、分離液と脱塩ケーキを得る。脱水の手段としては
（ａ）工程で使用されるものが同様に使用できる。

【００１７】本発明においては、（ｂ）工程で得られた
分離液の一部又は全部を（ａ）工程における洗浄水とし
ても用いることができる。これにより洗浄水の使用量を
節減することができるため好ましい。

【００１８】以下、図面を参照しつつ、本発明をさらに
詳細に説明する。図１は本発明の方法の一例を示す概略
フロー図である。図１において、溶融飛灰を処理するた
めの設備は、第１攪拌洗浄槽２、第１固液分離装置４、
第２攪拌洗浄槽７、第２固液分離装置１０および分離液
貯留槽１３から構成される。（ａ）工程において、第１
撹拌洗浄槽２に溶融飛灰1が投入された後、洗浄水
（ｂ）工程で得られる分離液１２である貯留液１４と、
第１ｐＨ調整薬剤３を加え、撹拌を行い、溶融飛灰中の
溶解性塩類を溶解させたのち、第１固液分離装置４にて
固液分離を行い、第１洗浄残渣６と排水５を得る。

【００１９】次に（ｂ）工程において、第１洗浄残渣６
を第２撹拌洗浄槽７に移し、水８と第２ｐＨ調整薬剤９
を加え、撹拌を行い、第１洗浄残渣中に残存した残留溶
解性塩類を溶解させたのち、第２固液分離装置１０にお
いて固液分離を行い、脱塩ケーキ１１と分離液１２を得
る。分離液１２は分離液貯留槽１３に貯留され、洗浄水
として利用される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例１ 図1に示したフロー図に従って処理を行った。溶融飛灰1
として、化学組成が溶解性塩類濃度 77.7 dry%、Cl 34.
60 dry%、F 0.07 dry%、Na 20.80 dry%、K 12.70 dry
%、Zn 6.11 dry%、Pb 2.82 dry%、Cd 0.06 dry%、Cu 3.
41 dry%、Ca 0.69dry%の酸性排ガス処理に水酸化ナトリ
ウム水溶液の噴霧を行っている、都市ごみ焼却灰と焼却
飛灰の混合溶融炉から発生した溶融飛灰100g(乾量)を用
い、分離液貯留槽１３からの貯留液１４を900mL加え、
第１撹拌洗浄槽２にて3時間撹拌を行い、溶融飛灰中の
溶解性塩類を溶解させたのち、第１固液分離装置４にて
固液分離を行い、第１洗浄残渣６として、化学組成が溶
解性塩類23.80 dry%、Cl 7.29 dry%、F 0.15 dry%、Na
6.50 dry%、K 3.38 dry%、Zn 23.47 dry%、Pb 14.08dry
%、Cd 0.21 dry%、Cu 0.98 dry%、Ca 2.25 dry%の第１
洗浄残渣を36.7g(乾量)、および排水５を870mL得た。

【００２１】次にこの第１洗浄残渣を第２撹拌洗浄槽７
に移し、水８を900mL加え、3時間撹拌を行い、第１洗浄
残渣中に残存した残留溶解性塩類を溶解させたのち、第
２固液分離装置１０において固液分離を行い、脱塩ケー
キ１１として、化学組成が溶解性塩類 6.79 dry%、Cl
2.31 dry%、F 0.21 dry%、Na 0.40 dry%、K 0.35 dry
%、Zn 37.38 dry%、Pb 16.23 dry%、Cd 0.15 dry%、Cu
3.77 dry%、Ca 1.67 dry%の脱塩ケーキ22.5g(乾量)、お
よび分離液１２を860mL得た。

【００２２】実施例２ 実施例１で使用したのと同じ溶融飛灰１を100g用い、分
離液貯留槽１３からの貯留液１４を900mL加え、さらに
第１pH調整薬剤３として10％水酸化ナトリウムを13mL添
加し、撹拌混合時のpHを11に調整しながら3時間撹拌を
行ない、溶融飛灰中の溶解性塩類を溶解させた。次い
で、第１固液分離装置４にて固液分離を行い、第１洗浄
残渣６として、化学組成が、溶解性塩類 19.2dry％、Cl
5.96 dry%、F 0.15 dry%、Na 5.22 dry%、K 2.34 dry
%、Zn 19.74 dry%、Pb 13.54 dry%、Cd 0.20 dry%、Cu
1.00 dry%、Ca 1.73 dry%の第１洗浄残渣を35.2g(乾
量)、および排水5を880mL得た。

【００２３】その後この第１洗浄残渣６を第２撹拌洗浄
槽７に移し、水８を900mL加え、さらに第２pH調整薬剤
９として、10％水酸化ナトリウム1mL添加し、撹拌混合
時のpHを11に調整しながら3時間撹拌を行った。次い
で、第２固液分離装置１０において固液分離を行い、脱
塩ケーキ１１として、化学組成が溶解性塩類 5.97 dry
％、Cl 2.09 dry%、F 0.19 dry%、Na 1.16 dry%、K 0.4
7 dry%、Zn 37.46 dry%、Pb 11.41 dry%、Cd 0.25 dry
%、Cu 3.71 dry%、Ca 1.73 dry%の脱塩ケーキ22.5g(乾
量)、および分離液１２を880mL得た。

【００２４】比較例１ 実施例１と同じ溶融飛灰１を100g用い、水1,900mLを加
え(20倍希釈)、混合撹拌後、洗浄残渣として、化学組成
が溶解性塩類21.95 dry%、Cl 3.14 dry%、F 0.17 dry
%、Na 2.64 dry%、K 1.21 dry%、Zn 11.05 dry%、Pb 9.
53 dry%、Cd 0.12dry%、Cu 0.46 dry%、Ca 1.93 dry%の
洗浄残渣33.5g(乾量)、および排水1,860mLを得た。

【００２５】比較例２ 実施例１と同じ溶融飛灰１を100g用い、水2,900mLを加
え(30倍希釈)、混合撹拌後、洗浄残渣として、化学組成
が溶解性塩類15.51 dry%、Cl 2.72 dry%、F 0.17 dry
%、Na 2.58 dry%、K 1.12 dry%、Zn 10.93 dry%、Pb 9.
03 dry%、Cd 0.12dry%、Cu 0.46 dry%、Ca 1.62 dry%の
洗浄残渣33.0g(乾量)、および排水2,880mLを得た。

【００２６】比較例３ 実施例１と同じ溶融飛灰１を100g用い、水4,900mLを加
え(50倍希釈)、混合撹拌後、洗浄残渣として、化学組成
が溶解性塩類 12.05 dry%、Cl 2.45 dry%、F 0.16 dry
%、Na 1.99 dry%、K 0.97 dry%、Zn 12.54 dry%、Pb 9.
05 dry%、Cd 0.14 dry%、Cu 0.50 dry%、Ca 1.76 dry%
の洗浄残渣29.7g(乾量)、および排水4,850mLを得た。

【００２７】実施例１、２で得られた脱塩ケーキおよび
比較例１〜３で得られた洗浄残渣についての塩素濃度お
よび実施例１，２および比較例１〜３で発生した排水量
について表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】また、実施例１、２で得られた排水中の各
重金属類の含有濃度について、表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】表１から、比較例１〜３では固液比が増加
するにつれて、洗浄残渣中の塩素濃度は減少していく
が、その濃度は2.45〜3.14dry％であり、また、排水量
も約2,000〜5,000mLと非常に多く発生している。これに
対し、実施例1で得られる脱塩ケーキの塩素濃度は2.31
dry%、実施例２で得られる脱塩ケーキの塩素濃度は2.09
dry%となり、塩素除去が効果的に行われている。さら
に、溶融飛灰100g当たりの排水量はそれぞれ870mL、880
mLであり、排水量も少なくなることがわかる。

【００３２】表２から、実施例１で得られた排水はpH未
調整処理であるため、排水中の重金属類濃度は1.06〜2
5.4mg/Lと若干高い値を示したが、実施例２のように第
１撹拌洗浄装置２、または第２撹拌洗浄装置７の撹拌混
合時のｐＨを11付近に調整することによって、得られる
排水中の重金属類濃度を0.014〜0.32mg/Lと低減できる
ことがわかる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、溶融飛灰に対して２度
の洗浄を行っているため、得られる脱塩ケーキ中の塩素
を効果的に除去することができる。また、溶融飛灰当た
り発生する排水量も少ない。また、（ｂ）工程で得られ
る分離液中の塩素濃度は比較的低く、分離液の一部又は
全量を（ａ）工程の洗浄水として再利用することが可能
である。従って、溶融飛灰当たりに発生する排水量も低
減することができる。さらに、攪拌洗浄槽においてpH調
整することにより、溶融飛灰中の重金属類は不溶化さ
れ、大部分は固液分離により脱塩ケーキへ移行するた
め、重金属類濃度の低い排水を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の溶融飛灰の水洗浄処理によ
る塩素除去処理方法を説明する概略フロー図である。

【符号の説明】

１ 溶融飛灰 ２ 第１撹拌洗浄槽 ３ 第１pH調整薬剤 ４ 第１固液分離装置 ５ 排水 ６ 第１洗浄残渣 ７ 第２撹拌洗浄槽 ８ 洗浄水 ９ 第２pH調整薬剤 １０ 第２固液分離装置 １１ 脱塩ケーキ １２ 分離液 １３ 分離液貯留槽 １４ 貯留液

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物溶融施設から排出された塩素を含
   有する溶融飛灰から塩素を除去するに際して、次の２つ
   の工程を含むことを特徴とする溶融飛灰の塩素除去処理
   方法。 （ａ）上記溶融飛灰に洗浄水を加えて溶融飛灰中の塩素
   を水に溶出させたのち、脱水を行い、排水と洗浄残渣を
   得る工程。 （ｂ）上記（ａ）工程で得られた洗浄残渣に再度洗浄水
   を加えて洗浄残渣中の残留塩素を水に溶出させたのち、
   脱水を行い、分離液と脱塩ケーキを得る工程。
2. 【請求項２】 請求項１の方法において、（ｂ）工程で
   得られた分離液の一部又は全部を（ａ）工程で用いる洗
   浄水として利用することを特徴とする溶融飛灰の塩素除
   去処理方法。
3. 【請求項３】 （ａ）工程及び／又は（ｂ）工程におい
   て、洗浄水を加えて撹拌混合時のｐＨをアルカリ性薬剤
   又は酸性薬剤により９〜１２の範囲となるように調整
   し、水溶性の重金属類を不溶化することを特徴とする請
   求項１又は請求項２に記載した溶融飛灰の塩素除去処理
   方法。