JP5072179B2 - 廃棄物の脱塩洗浄方法 - Google Patents
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Description
本発明は廃棄物の脱塩洗浄方法に係り、特に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、またはセメントキルンで生成されるダスト等の、塩素を含む廃棄物をセメント原料として利用できるように脱塩洗浄するにあたり、少ない洗浄水量で効率的に脱塩洗浄する方法に関する。
都市ごみ、産業廃棄物の焼却によって発生する焼却灰や焼却飛灰は、従来、主に埋立処分されてきた。しかしながら、最近では既存の埋立処分場の残余年数が減少してきており、また新規の処分場立地の設置も、環境問題などの制約から難しい状況にある。
ところで、セメントは、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３などを主成分としており、これらを含む廃棄物を原料として使用することができるので、これまで種々の廃棄物がその製造原料として利用されている。都市ごみ、産業廃棄物などの焼却飛灰やセメントキルンダストをセメント原料として利用する試みも当然なされている。
しかしながら、セメントキルンで生成されるダスト、都市ごみや産業廃棄物の焼却灰や焼却飛灰（以下、特に必要でない限り、これらを総称して単に「ダスト」という）中にはかなり高濃度の塩素が含まれているため、これらのダストをセメント原料として利用すると、得られるセメントも塩素を多量に含むものとなる。
セメント中に塩素が多量に含まれている場合には、鉄筋が腐食し易くなるので、鉄筋コンクリートの耐久性が低下する。このため、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｒ５２１０）では、普通セメント中の塩素含有量を３５０ｐｐｍ以下と規定しており、高濃度に塩素を含むダストを普通セメントの原料としてそのまま利用しようとすると、使用できる量はかなり限定されることになる。
そこで、ダストを水で洗浄することにより、塩素を除去した後、セメント原料として利用する技術として、特開平１０−７６２４７号公報のような方法が提案されている。
特開平１０−７６２４７号公報
ダストを水で洗浄することにより、塩素を除去することができ、セメント原料として有効利用することが可能となるが、従来の脱塩洗浄方法では、脱塩に用いる洗浄水量が多く、コストがかかるという問題があった。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、少ない洗浄水量で効率的にかつ安定的に脱塩洗浄することができる廃棄物の脱塩洗浄方法を提供することを目的とする。
本発明（請求項１）の廃棄物の脱塩洗浄方法は、塩素を含有する廃棄物を水洗浄した後、フィルタープレスで脱水する廃棄物の脱塩洗浄方法において、脱水後の脱水ケーキを貫通洗浄する方法であって、該貫通洗浄とは、フィルタープレスによる圧搾後、フィルタープレスを開枠することなく、フィルタープレス中の脱水ケーキを洗浄する操作であり、該貫通洗浄排液の液性状の測定値に基いて、該貫通洗浄に用いる洗浄水量を決定する方法であり、該貫通洗浄液の液性状が、電気伝導度、Ｃｌ濃度、比重、及びｐＨよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であり、該貫通洗浄液として、Ｃａイオンを０．１〜２０重量％含む水溶液を用いることを特徴とする。
請求項２の廃棄物の脱塩洗浄方法は、請求項１において、該液性状の測定値の変化率に基いて前記洗浄水量を決定することを特徴とする。
本発明によれば、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、またはセメントキルンで生成されるダスト等の、塩素を含む廃棄物を水洗浄して脱塩、脱水して得られた脱水ケーキを更に貫通洗浄することにより、脱水ケーキ中に含まれる塩素含有水を排出することができ、これにより、脱水ケーキの塩素含有量を低減することができることから、少ない洗浄水量で効率的にかつ安定的に脱塩洗浄して、塩素含有量の少ない処理物を得ることができる。
本発明で行う貫通洗浄は脱水ケーキに含まれる塩素含有水を除去する有効な方法ではあるが、貫通洗浄が十分でないと脱水ケーキ中に塩素が残存することになる。また、脱水ケーキ中の塩素含有水が除去された後も貫通洗浄を続けると、脱水ケーキ中の可溶成分が溶出して脱水ケーキに穴があき、洗浄水がチャネリングする可能性がある。洗浄水のチャネリングが起きると、脱水ケーキ含水率が高くなり脱水ケーキのハンドリング性が悪くなるなどの不具合が生じる。
本発明の廃棄物の脱塩洗浄方法に従って、貫通洗浄工程において、貫通洗浄排液の液性状を測定することにより、貫通洗浄の終了時点をリアルタイムで把握し、その測定結果を用いて貫通洗浄に用いる洗浄水量を決定することにより、効率的な貫通洗浄を行って、安定した脱塩洗浄を行うことができる。
この方法は、処理状況を遠隔操作で監視して行うこともでき、工業的に有利である。
以下に本発明の廃棄物の脱塩洗浄方法の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の廃棄物の脱塩洗浄方法の実施の形態を示す処理工程図である。
図示の如く、本発明においては、まず、脱塩洗浄対象であるダスト、即ち、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、またはセメントキルンで生成されるダスト等の、塩素を含む廃棄物を水洗浄する。即ち、ダストに水を加えて攪拌するなどして、塩素分を溶出させたスラリーを調製する。この水洗浄に用いる洗浄水量は、ダストの塩素含有量によっても異なるが、塩素分を効率的に溶出させるために、ダストに対して１００〜５０００重量％、即ち、Ｌ（水）／Ｓ（ダスト）比＝１〜５０程度とすることが好ましい。
なお、このような水洗浄で塩素分を溶出させたスラリーには、ダスト中の重金属類も溶出しているため、重金属類を沈殿させるための処理を行ったスラリーを用いても良い。この重金属類の沈殿分離処理としては、後述の実施例２の工程(2)に示すような、キレート剤や酸化剤、凝集剤による処理が挙げられる。
次いで、水洗浄により得られたダストの水スラリーをフィルタープレスして圧搾された脱水ケーキを得る。この脱水ケーキ中は塩素イオンを含有する水を含む。即ち、ダスト中の塩素分が十分に溶出している場合に、脱水ケーキ中の塩素イオンの大部分は脱水ケーキの保有水中に存在している。
そこで、本発明では、圧搾された脱水ケーキに対して貫通洗浄を行って、この塩素イオン含有水を脱水ケーキ中から洗い出す。この貫通洗浄とは、フィルタープレスによる圧搾後、フィルタープレスを開枠することなく、フィルタープレス中の脱水ケーキを洗浄する操作である。
この貫通洗浄に用いる水は、Ｃａイオン含有水である。脱水ケーキ中には多量のＣａが残存しているため、貫通洗浄を行うと脱水ケーキからＣａイオンが貫通洗浄液に溶出してくる。したがって、貫通洗浄液としてＣａイオン含有水を用いるとＣａイオンの溶出を抑制でき、脱水ケーキに穴があいて貫通洗浄水がチャネリングすることを抑制できる。Ｃａイオン含有水としては、Ｃａイオンを０．１〜２０重量％含む水溶液を用いる。
このように貫通洗浄を行うことにより、脱水ケーキに含まれる塩素含有水を排出することができ、それによって脱水ケーキの塩素含有量を低減することができるが、前述の如く、この貫通洗浄が十分でないと脱水ケーキ中に塩素が残存することになるものの、塩素含有水が除去された後も貫通洗浄を続けると、脱水ケーキ中の可溶成分が溶出して脱水ケーキに穴があき、洗浄水がチャネリングすることにより、脱水ケーキ含水率が高くなり脱水ケーキのハンドリング性が悪くなる。また、洗浄水量の無駄も生じる。
そこで、本発明においては、貫通洗浄排液の液性状、例えば、電気伝導度、Ｃｌ濃度、比重、ｐＨのうちの一つ以上を連続的又は間欠的に測定し、これらの値が急激な変化を見せた時点で、貫通洗浄を終了させる。このように貫通洗浄排液の液性状の測定をリアルタイムで行って、貫通洗浄の終了を制御することにより、適切な洗浄水量で、効果的に洗浄を行って、塩素含有量及び含水量が共に少ない脱水ケーキを得ることができる。
本発明で用いられる貫通洗浄排液の液性状の測定装置は、一般に市販されている測定器（例えば、電気伝導度計、Ｃｌ濃度計、比重計、ｐＨメーター）を用いることができる。これらの測定装置のうち、原理的にはＣｌ濃度計を用いることが最も好ましいが、一般的には感度や応答速度に優れる電気伝導度計を好適に用いることができる。
このような本発明の廃棄物の脱塩洗浄方法で得られた脱水ケーキは、塩素含有量が著しく少なく、セメント原料等として有効に用いることができる。
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。
なお、以下において、脱塩洗浄対象の塩素含有ダストとして、セメントキルンから排出されたＡダストを用いた。このダストの成分は表１に示す通りである。
比較例１
次の処理手順で脱塩洗浄を行った。
(1) Ａダスト１０．０ｋｇに脱塩水を３０．０Ｌ加えて、約６時間攪拌し、表２に示す性状のＬ／Ｓ＝３のスラリーを調製した。
(2) (1)で調製したＡダストの水スラリーを、表２に示すフィルタープレス条件でフィルタープレスで圧搾し、圧搾後に表２に示す貫通洗浄条件で貫通洗浄を行った。
(3) フィルタープレス時の圧搾濾液を採取し、濾液のｐＨ、電気伝導度、Ｃｌ濃度等を測定し、測定結果を表２，３に示した。
(4) 貫通洗浄後の脱水ケーキを採取し、塩素含有量、含水率等の測定を行い、測定結果を表２に示した。また、貫通洗浄時の貫通洗浄濾液（貫通洗浄排液）を分割して採取し、濾液のｐＨ、電気伝導度、Ｃｌ濃度等を測定し、測定結果を表３に示した。
次の処理手順で脱塩洗浄を行った。
(1) Ａダスト１０．０ｋｇに脱塩水を３０．０Ｌ加えて、約６時間攪拌し、表２に示す性状のＬ／Ｓ＝３のスラリーを調製した。
(2) (1)で調製したＡダストの水スラリーを、表２に示すフィルタープレス条件でフィルタープレスで圧搾し、圧搾後に表２に示す貫通洗浄条件で貫通洗浄を行った。
(3) フィルタープレス時の圧搾濾液を採取し、濾液のｐＨ、電気伝導度、Ｃｌ濃度等を測定し、測定結果を表２，３に示した。
(4) 貫通洗浄後の脱水ケーキを採取し、塩素含有量、含水率等の測定を行い、測定結果を表２に示した。また、貫通洗浄時の貫通洗浄濾液（貫通洗浄排液）を分割して採取し、濾液のｐＨ、電気伝導度、Ｃｌ濃度等を測定し、測定結果を表３に示した。
比較例２
比較例１において、圧搾脱水後の貫通洗浄を行わず、圧搾脱水後に脱水ケーキを採取したこと以外は、比較例１と同様の方法で処理を行い、各測定結果を表２に示した。
比較例１において、圧搾脱水後の貫通洗浄を行わず、圧搾脱水後に脱水ケーキを採取したこと以外は、比較例１と同様の方法で処理を行い、各測定結果を表２に示した。
表２より、貫通洗浄を行わなかった比較例２の脱水ケーキのＣｌ含有量は３．８６重量％であるのに対して、貫通洗浄を行った比較例１のＣｌ含有量は０．９８９重量％であり、本発明法により、大幅にＣｌ含有量を低減できていることがわかる。
ただし、比較例１では、貫通洗浄工程において、洗浄液のＣｌ濃度、電気伝導度が低下した後も貫通洗浄を続けたために、脱水ケーキに小さな穴があきチャネリングが起こった。そのため、比較例１の脱水ケーキの含水率は４０．５重量％となり、比較例２の含水率３６．３重量％よりも高くなった。
実施例１
次の処理手順で脱塩洗浄を行った。
(1) Ａダスト３．０ｋｇに脱塩水を６０．０Ｌ加えて、約６時間攪拌し、Ｌ／Ｓ＝２０のスラリーを調製した。
(2) (1)で調製したＡダストの水スラリー６０Ｌに対して、炭酸ガスを６．０Ｌ／ｍｉｎの流量で９０分間通弁し、スラリーのｐＨを１０．０まで低下させた。その後、ピペラジンジチオカルバミン酸系キレート剤５０ｍｇ／Ｌと、塩化第一鉄塩水溶液（ＦｅＣｌ２として３１重量％濃度）１００ｍｇ／Ｌと、凝集剤（ポリアクリルアミドとアクリル酸Ｎａの共重合物）２ｍｇ／Ｌとを添加して処理を行い、その後、デカンテーションで固液分離した。
(3) Ａダスト２．５５ｋｇに、(2)で採取した上澄水を５１．０Ｌ加え、Ｌ／Ｓ＝２０のスラリー（第２回濃縮スラリー）を調製した。この第２回濃縮スラリーに対して(2)と同様の処理を行い、再度デカンテーションで固液分離した。
(4) Ａダスト２．１５ｋｇに、(3)で採取した上澄水を４３．０Ｌ加え、Ｌ／Ｓ＝２０のスラリー（第３回濃縮スラリー）を調製した。この第３回濃縮スラリーに対して(2)と同様の処理を行い、再々度デカンテーションで固液分離した。
(5) Ａダスト１．８０ｋｇに、(4)で採取した上澄水を３６．０Ｌ加え、Ｌ／Ｓ＝２０のスラリー（第４回濃縮スラリー）を調製した。この第４回濃縮スラリーに対して、(2)と同様の処理を行い、デカンテーションで固液分離し、上澄水を除去した濃縮分（最終濃縮物）を得た。この最終濃縮物の性状は表４に示す通りである。
(6) この最終濃縮物を表４に示すフィルタープレスの条件で、フィルタープレスで圧搾し、圧搾後に表４に示す条件で貫通洗浄を行った。このとき貫通洗浄濾液の電気伝導度、Ｃｌ濃度、ｐＨを断続的に測定し、電気伝導度、Ｃｌ濃度、ｐＨが急激に低下した時点で貫通洗浄を終了した。
(7) フィルタープレス時の圧搾濾液を採取し、濾液のｐＨ、電気伝導度、Ｃｌ濃度等を測定し、測定結果を表４，５に示した。
(8) 貫通洗浄後の脱水ケーキを採取し、塩素含有量、含水率等の測定を行い、測定結果を表４に示した。また、貫通洗浄濾液（貫通洗浄排液）を採取し、濾液のｐＨ、電気伝導度、Ｃｌ濃度等を測定し、測定結果を表５に示した。また、貫通洗浄濾液量と電気伝導度との関係を図２に示した。
次の処理手順で脱塩洗浄を行った。
(1) Ａダスト３．０ｋｇに脱塩水を６０．０Ｌ加えて、約６時間攪拌し、Ｌ／Ｓ＝２０のスラリーを調製した。
(2) (1)で調製したＡダストの水スラリー６０Ｌに対して、炭酸ガスを６．０Ｌ／ｍｉｎの流量で９０分間通弁し、スラリーのｐＨを１０．０まで低下させた。その後、ピペラジンジチオカルバミン酸系キレート剤５０ｍｇ／Ｌと、塩化第一鉄塩水溶液（ＦｅＣｌ２として３１重量％濃度）１００ｍｇ／Ｌと、凝集剤（ポリアクリルアミドとアクリル酸Ｎａの共重合物）２ｍｇ／Ｌとを添加して処理を行い、その後、デカンテーションで固液分離した。
(3) Ａダスト２．５５ｋｇに、(2)で採取した上澄水を５１．０Ｌ加え、Ｌ／Ｓ＝２０のスラリー（第２回濃縮スラリー）を調製した。この第２回濃縮スラリーに対して(2)と同様の処理を行い、再度デカンテーションで固液分離した。
(4) Ａダスト２．１５ｋｇに、(3)で採取した上澄水を４３．０Ｌ加え、Ｌ／Ｓ＝２０のスラリー（第３回濃縮スラリー）を調製した。この第３回濃縮スラリーに対して(2)と同様の処理を行い、再々度デカンテーションで固液分離した。
(5) Ａダスト１．８０ｋｇに、(4)で採取した上澄水を３６．０Ｌ加え、Ｌ／Ｓ＝２０のスラリー（第４回濃縮スラリー）を調製した。この第４回濃縮スラリーに対して、(2)と同様の処理を行い、デカンテーションで固液分離し、上澄水を除去した濃縮分（最終濃縮物）を得た。この最終濃縮物の性状は表４に示す通りである。
(6) この最終濃縮物を表４に示すフィルタープレスの条件で、フィルタープレスで圧搾し、圧搾後に表４に示す条件で貫通洗浄を行った。このとき貫通洗浄濾液の電気伝導度、Ｃｌ濃度、ｐＨを断続的に測定し、電気伝導度、Ｃｌ濃度、ｐＨが急激に低下した時点で貫通洗浄を終了した。
(7) フィルタープレス時の圧搾濾液を採取し、濾液のｐＨ、電気伝導度、Ｃｌ濃度等を測定し、測定結果を表４，５に示した。
(8) 貫通洗浄後の脱水ケーキを採取し、塩素含有量、含水率等の測定を行い、測定結果を表４に示した。また、貫通洗浄濾液（貫通洗浄排液）を採取し、濾液のｐＨ、電気伝導度、Ｃｌ濃度等を測定し、測定結果を表５に示した。また、貫通洗浄濾液量と電気伝導度との関係を図２に示した。
比較例３
実施例１において、貫通洗浄濾液の電気伝導度、Ｃｌ濃度、ｐＨに関係なく、貫通洗浄濾液量が実施例１の３倍になるまで貫通洗浄を実施したこと以外は、実施例１と同様の方法で処理を行い、各測定結果を表４，５及び図２に示した。
実施例１において、貫通洗浄濾液の電気伝導度、Ｃｌ濃度、ｐＨに関係なく、貫通洗浄濾液量が実施例１の３倍になるまで貫通洗浄を実施したこと以外は、実施例１と同様の方法で処理を行い、各測定結果を表４，５及び図２に示した。
表４より明らかなように、比較例３では、貫通洗浄工程において洗浄液のＣｌ濃度、電気伝導度が低下した後も貫通洗浄を続けたために、脱水ケーキに小さな穴があきチャネリングが起こった。そのため、含水率は４３．７重量％となっているが、Ｃｌ含有率は０．０５７重量％と低下している。これに対して、貫通洗浄濾液のＣｌ濃度、電気伝導度が低下した時に貫通洗浄を終了した実施例１は、脱水ケーキのＣｌ含有量も０．０７６重量％と低く、かつ含水率も３９．１重量％と低い。
Claims (2)
- 塩素を含有する廃棄物を水洗浄した後、フィルタープレスで脱水する廃棄物の脱塩洗浄方法において、
脱水後の脱水ケーキを貫通洗浄する方法であって、
該貫通洗浄とは、フィルタープレスによる圧搾後、フィルタープレスを開枠することなく、フィルタープレス中の脱水ケーキを洗浄する操作であり、
該貫通洗浄排液の液性状の測定値に基いて、該貫通洗浄に用いる洗浄水量を決定する方法であり、
該貫通洗浄液の液性状が、電気伝導度、Ｃｌ濃度、比重、及びｐＨよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であり、
該貫通洗浄液として、Ｃａイオンを０．１〜２０重量％含む水溶液を用いることを特徴とする廃棄物の脱塩洗浄方法。 - 請求項１において、該液性状の測定値の変化率に基いて前記洗浄水量を決定することを特徴とする廃棄物の脱塩洗浄方法。
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