JPS607554B2 - 微粉状焼却残渣の固化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種水処理工程から排出される汚泥の焼却処
理により生じた微粉状焼却残澄の固化処理方法に関する
ものである。

従釆、前記微粉状焼却残澄は埋立処分をすることが多い
が、大都市においては廃棄物処分に伴う微粉状焼却残澄
の発生量も多く、埋立地を求めることが甚だ困難となっ
てきている。

また、これら微粉状焼却残澄中には重金属などの有害物
質が含有されている場合もあり、そのまま埋立材などと
して投棄すれば、風雨によって飛散したり、地下水や雨
水に重金属が溶出し、水質士壌汚染などの公害問題にな
る。したがって、近時これら微粉状焼却残造を焼結し、
暁結物として安定な形で処分あるいは再利用することが
考えられてきた。しかしながら、微粉状焼却残澄を嘘結
する場合、暁給炉内において微粉状焼却残澄は、その暁
結温度に蓬するや否や相互に日頃次融着し、いわゆる雪
ダルマ式に肥大化して塊状となり、暁給炉の円滑な作動
を妨げると共にその排出をも困難とし、さらに排出機構
を損傷するなどの損害を生ずることがある。さらに、こ
のように塊状化した生成物を再利用するためには、破砕
機構を別途に設けて再処理を要するという不利益をとも
なうことになる。また、直接汚泥を暁結して暁結物を得
ようとする場合、暁結炉へ投入する前に汚泥を成形して
取扱いおよび再利用に便なる形状としても、汚泥中には
一般にかなりの有機物を含んでいるから、焼結炉内にお
いて成形物は著しく発泡〜膨張して変形したり、クラッ
クを生ずることとなって再利用に便な繊密な屍結物を得
ることができないため、焼結線作を断念せざるを得ない
。

すなわち「微粉状焼却残澄を暁結して繊密な暁続物を得
るために、焼給炉を競結温度に上昇保持すると、生成物
は融着塊化するためｔ繊密で再利用に便な競結物を得る
ことができる温度範囲（以下焼結温度範囲と称す）が全
くないかもあるいはきわめて狭少である。また、汚泥を
直接暁結して繊密な焼結物を得るために、屍結炉を汚泥
の焼結温度に上昇保持すると、著しく発泡、膨張し〜か
つ融着塊化するために、繊密で再利用に便な焼結物を得
ることができない。

このように実際上暁結不可能な場合が多いために、微粉
状焼却残澄を焼結物とすることが有効であることが知ら
れていても、簡単には繁用できない不便、不経済があっ
た。

本発明は、これら従来の諸欠点を排除し「微粉状焼却残
澄にオートクレープによる低温（１００〜３００００）
処理と、焼緒炉による高温（７００〜１４００℃）処理
の二段処理を適用して、繊密で強固な、埋立てまたは再
利用に便な焼結物を容易に得る有効な固化方法を提供す
ることを目的とするものである。

本発明は、各種水処理工程から排出される汚泥の焼却処
理により生じた微粉状焼却残澄に焼結結合剤を添加混合
し、必要に応じて固化促進剤を添加混合し、カルシウム
成分の存在下で成形したるのち水蒸気オートクレープ処
理を行って成形物の強度を高め、さらにこれを焼結炉に
投入して焼結物を得ることを特徴とするものである。

なお、前記水蒸気オートクレ−ブ処理を行って強度を高
めた成形物を焼結するには、別途に競結炉を設けること
なく、前段の汚泥の焼却処理に使用した焼却炉にフィー
ドバックして、いわゆる閉回路方式にて嘘結を行うこと
もでき「 このとき競結物は焼却炉から焼却灰（焼却残
燈）と共に排出されるから、節によって焼結物を節分す
る。

また、焼結炉を焼却炉と別途に設けるときは、焼結炉と
して回転窯、倒炎式丸（角）葉、電気炉その他の連続的
あるいは非連続的な焼給炉を使用することができる。本
発明において使用する暁給結合剤としては、微粉状焼却
残澄そのものよりも融点が低い粉体又は顎粒状物質がよ
くし‐例えばガラス類、水ガラス、棚素化合物、アルカ
リ金属の炭酸塩、長石類、氷晶石などがあり、また上記
微粉状焼却残燈より低融点の焼却残澄を用いることもで
きその添加量としては５〜５の重量％好ましくは１０〜
３の重量％であることが望ましい。

さらに本発明においては、オートクレ−ブ処理において
微粉状焼却残澄中にカルシウム成分が存在することが必
要でありこのために、微粉状焼却残澄中にカルシウム成
分が十分含有されている場合はよいが、不十分な場合に
はカルシウム成分を添加することが必要であり、この場
合残澄中のカルシウム成分の割合は１の重量％（生石灰
換算）以上であることが望ましい。

添加するカルシウム成分の形態としては、炭酸カルシウ
ム、生石灰、硫酸カルシウム、塩化カルシウムし消石灰
などのものがあるが、これらのうち消石灰が最適であり
、場合によってはカルシウム成分を用いて脱水した各種
汚泥を焼却して得られた残澄を用いることもできる。ま
た、オートクレープ処理において微粉状焼却残澄中にカ
ルシウム成分が十分であっても、必要に応じて固化促進
剤としてけいそう士、けし、華、けし・酸白土、桂石、
石英、けし、酸ガラス、水ガラス、砂等のけし、酸買物
質、カオリナィトもペントナィト、バーラィト、ゼオラ
ィト、ハロサィト等の粘土類、水酸化アルミニウム、酸
化アルミニウム等のアルミニウム化合物、又は上記物質
を含むフライアッシュ、赤泥等の廃棄物を単独あるいは
複数を組合せて適当量（例えば１〜３の重量％好ましく
は１０〜２の重量％）添加するとよく、前記焼結結合剤
中に固化促進剤をも兼ねる物質があるときは、あらため
て固化促進剤を添加する必要はなＬ、。

このように焼結結合剤とカルシウム成分を含み、必要に
応じて固化促進剤を添加混合した微粉状焼却磯澄は、固
体同志の接触点数を増加させるために適当な大きさに成
形されるが、この成形には加圧プレス、転動造粒、押出
し成形等従来の技術をそのまま利用できる。

かくて成形された残湾は、水蒸気を媒体として用いるオ
ートクレープ中に納められ、加圧水蒸気の存在下に放置
されることにより固化し、さらにこのオートクレープ処
理生成物を焼結するものであり、適用すべき焼結温度は
オートクレープ処理生成物の状態、特に暁結結合剤を構
成する成分によって異なるが、およそ７００〜１０００
ｏｏ、特殊な場合には１０００〜１４００ｑｏで５〜６
分間程度の焼緒を行うことで効果的な処理ができる。以
上述べたように本発明によれば、微粉状焼却残隣そのも
のの焼結温度以下で微粉状焼却残澄を暁結することがで
きるから、競緒工程において成形物が融着塊化せず、ま
た発泡膨張をもしないから、繊密で強固な埋立て又は再
利用に便な競続物を得ることができて二次公害を発生す
ることなく処分できしかも焼結温度範囲をかなり広くと
れて焼結炉の温度制御もきわめて容易になり、微粉状焼
却残溝の処分あるいは再利用するに便利な状態に処理す
ることが可能となると共に著しく容易で安価なコストで
固化処理することができるなどの利益がある。

即ち、特に得られる競結物の性状がオートクレープ処理
のみによって得られる固化物と比べても著しく優れてい
るので再利用範囲が広いし、焼却工程に入る固形物の強
度が大きいため、従来の焼結方式に認められた粉化現象
が生じないので、糠結炉へのダストの融着、炉外へのダ
ストの飛散などがなく、運転操作が容易である。

また、暁綾前にＣｒ６十の還元処理がオートクレープ処
理によって行なわれているから、焼給工程中でのＣよ＋
の発生も防止できる等の顕著な効果がある。次に本発明
方法の実施例を示す。

実施例 １ 某都市下水処理場排水汚泥を脱水、乾燥、焼却して得た
焼却残澄の組成は表−１の通りであった。

表−１ この残澄に、競結結合剤として、ほう酸ソーダを２０％
ｗｔ添加混合し、圧縮成形機にて圧力５００ｋ９ｆ′の
にて成形し長さ１仇肋、直径１０肌の成形体を得た。

この成形体をオートクレープ内に入れ圧力５気圧にて６
０分間水熱処理を施し、固化物を得た。この固化物をさ
らに小型バッチキルンにて１１００『０３時間焼結し、
焼綾物を得た。その焼給物の性状を表−２に示す。又比
較対象物として暁給結合剤を添加しないものをも示した
。

これにより焼鯖結合剤の添加により、焼結物の強度が増
大し、重金属（ｃｒ）の熔出性も改善されることがわか
る。長一２ ＊ 熔出性は、環境庁告示第５号（昭和５２王３月１４
日付）に基づいて実験した（以下同じ）また、暁結結合
剤の他に、さらに固化促進剤として硝子粉末を１０％ｗ
ｔ添加した試料に、全く同一の水熱処理及び暁結処理を
施して得た焼結物の強度と、港出性を表−３に示す。

表−３ これにより固化促進剤を添加混合すると、より一層強度
が増大し、溶出量も低下することがわかる。

実施例 ２ 実施例１で用いた汚泥を脱水、乾燥した後、小型連続ロ
ータリーキルンにて焼却し残澄を得た。

（最高炉内温度１１００ｑｏ）この残澄の組成は「表−
１で示したものと全く同じであった。この残澄に焼結結
合剤としてほう酸ソーダを２０％ｗｔ、固化促進剤とし
て硝子粉末を１０％Ｍ添加混合して、実施例１と同様の
成形条件、オートクレープ条件にて固化物を製造した。

この固化物を、先の小型連続ロータリーキルン内に投入
し汚泥の焼却と、固化物の暁結を同時に行なわせ、得ら
れた焼却残澄を、目開き２肋の節で節別して、競結物を
得た。

この焼結物の強度は２４０ｋｇｆ′の、ｃｒの溶出量は
０．０１脚以下であり、実施例４で得た焼給物と同等の
性状である。

これにより実施例１の如く汚泥焼却用の炉と、固化物暁
給用の炉を別個に用いる必要は必ずしもなく、本実施例
の如く、一基の炉で２つの行程を同時に進行させること
ができ装置建設費及び運転費が大幅に削減されうる。実
施例 ３ 実施例１で用いた焼却残澄に「競結結合剤として表−４
に示すものを所定量添加混合し、実施例１と同様の成形
条件、オートクレープ条件、焼結条件にて処理して得た
競結物の強度と溶出性は、表−４の通りであった。

表−４ 夫この残酒の融点は１２００℃である。

これにより表−４に示した如き硝子類、水ガラス、柳素
化合物、アルカリ金属の炭酸塩「長石類、氷晶石、また
は被固化物質の焼却残澄より低融点の焼却残澄を、焼結
結合剤として用いると〜焼結物の性状が著しく改善され
ることがわかる。

実施例 ４某都市下水処理場では、汚泥の脱水に有機高
分子凝集剤を用いている。

この処理場から排出される脱水ケーキを乾燥し、８００
ｏｏにて２時間焼却して得た浅薄の化学組成は、表−５
の通りであった。表−５ この残経に、擬結結合剤としてソーダガラス粉末を１０
％ｗｔ添加し、さらにカルシウム成分として、表−６に
示す量の生石灰を添加混合しブリケッティングマシンに
て長さ２仇肋、中２仇肋、厚さ１０柳の豆炭状に成形し
た。

この成形物を圧力２０ｋ９ｆ／洲のオートクレープ中に
２時間静遣して水熱処理して固化物を得、さらにその固
化物を小型バッチキルンにて１１００００３時間焼結さ
せて焼結物を得た。この焼緒物の性状を表−６に示す。
表−６ この結果より、残澄にカルシウム成分を添加すると、暁
結物の性状は改善されトこの効果は残澄中のカルシウム
成分が１０％以上になると著しいことがわかる。

実施例 ５ 実施例４で用いた焼却残澄に、暁結結合剤としてソーダ
ガラス粉末を１０％ｗｔ添加し、さらに浅薄中のＣａの
農度が１０％となるように、各種カルシウム成分を添加
混合し、実施例４と同一の成型条件、オートクレ−ブ条
件、暁結条件にて処理し、表−７に示す様な焼結物を得
た。

表−７ これより表−７に示す各種カルシウム成分はいずれも効
果を発揮するが、特に消石灰の効果が著しいことがわか
る。

実施例 ６ 某し尿処理場では、余剰汚泥を消石灰スラリーを用いて
脱水している。

本脱水ケーキを乾燥、焼却して得られた残澄の化学組成
は表−８に示す通りである。泰一８ 実施例４で用いた焼却残澄に「本残溝を所定量添加し、
ソーダガラス粉末を１０％Ｍ添加して、実施例４と同一
の成形条件、オートクレープ条件焼続条件にて処理し表
−９に示す如き性状の暁結物を得た。

表−９ これより、カルシウム成分を含む汚泥の焼却残湾を、他
の残澄中にカルシウム成分として添加混合すると、焼結
物の強度が増し、綾出量も低下することがわかる。

さらにその効果は、残湾中のカルシウム成分が生石灰換
算で１０％Ｍ以上で著しい。実施例 ７ 実施例１で用いた焼却残澄に、表−１０に示す固化促進
剤を所定量添加混合し、さらに１０％Ｍのほう酸カルシ
ウム（コレマナイト）を添加して、実施例１と同一の成
形条件、オートクレープ条件「焼結条件にて処理し、競
給物を得た。

その暁結物の性状を表−１０に示す。表−１０ これより表−１０に示す如き、けし、酸質物質、粘土類
、アルミニウム化合物又はこれら物質を含む廃棄物を固
化促進剤として用いることにより顕著な効果を得ること
ができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各種水処理工程から排出される汚泥の焼却処理によ
   り生じた微粉状焼却残渣に焼結結合剤を添加混合し、必
   要に応じて固化促進剤を添加混合し、カルシウム成分の
   存在下で成形したるのち水蒸気オートクレーブ処理して
   固化し、さらに焼結炉にて焼結することを特徴とする微
   粉状焼却残渣の固化方法。 ２ 前記焼結工程が、前記汚泥の焼却処理に利用した焼
   却炉を用いて処理されるものである特許請求の範囲第１
   項記載の固化方法。 ３ 前記焼結結合剤が、前記微粉状焼却残渣より低融点
   の物質を用いて処理されるものである特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の固化方法。 ４ 前記微粉状焼却残渣中のカルシウム成分の割合を１
   ０重量％（生石灰換算）以上に調整して処理するもので
   ある特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の固
   化方法。 ５ 前記固化促進剤として、けい酸質物質、粘土類、ア
   ルミニウム化合物、又はこれら物質を含む汚泥を単独あ
   るいは複数用いて処理する特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項又は第４項記載の固化方法。 ６ 前記カルシウム成分として、前記微粉状焼却残渣に
   消石灰を添加して処理する特許請求の範囲第１項、第２
   項又は第４項記載の固化方法。 ７ 前記カルシウム成分として、前記微粉状焼却残渣に
   カルシウム分を含有する脱水汚泥を焼却して得られた残
   渣を添加して処理する特許請求の範囲第１項、第２項又
   は第４項記載の固化方法。