アルカリ金属含有廃棄物の処理方法
【課題】アルカリ金属を回収しながら、アルカリ金属含有廃棄物を処理する。
【解決手段】アルカリ金属を含有する第１の廃棄物Ｗ１を、塩素を含有する第２の廃棄物Ｗ２と共に焼成炉２で焼成し、焼成炉において第１の廃棄物に含まれるアルカリ金属を揮発させ、焼成炉の排ガスＧ１の一部又は全部を冷却して焼成炉で揮発した成分を固体化し、固体化した揮発成分を含むダストＤを回収し、ダストを水洗しながら固液分離し、固液分離により生成したろ液Ｆをゼオライトに接触させ、ゼオライトＺにアルカリ金属を吸着させる。焼成炉には、ロータリーキルン等を用いることができる。
【解決手段】アルカリ金属を含有する第１の廃棄物Ｗ１を、塩素を含有する第２の廃棄物Ｗ２と共に焼成炉２で焼成し、焼成炉において第１の廃棄物に含まれるアルカリ金属を揮発させ、焼成炉の排ガスＧ１の一部又は全部を冷却して焼成炉で揮発した成分を固体化し、固体化した揮発成分を含むダストＤを回収し、ダストを水洗しながら固液分離し、固液分離により生成したろ液Ｆをゼオライトに接触させ、ゼオライトＺにアルカリ金属を吸着させる。焼成炉には、ロータリーキルン等を用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ金属含有廃棄物の処理方法に関し、特に、アルカリ金属含有廃棄物に含まれるアルカリ金属を回収しながら該廃棄物を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、増大する廃棄物の有効利用の一環として、廃棄物をセメント原料化する試みがなされている。しかし、セメントの品質や安定運転の問題からアルカリ金属や塩素を多量に含む廃棄物の利用は制限されている。そのため、色付ガラス瓶等のアルカリ金属を含む廃棄物は有効に再利用されることなく埋め立て処理され、塩素を含有するプラスチック廃棄物等は、燃焼すると塩化水素やダイオキシン等の有害物質を発生する懸念があり、不用意に燃焼処理することができない。
【０００３】
一方、近年、最終処分場としての埋立地は不足しているため、上記廃棄物を埋め立て処理する上でも問題がある。このような社会的背景から、アルカリ金属や塩素を多量に含む上記廃棄物を有効利用する方法が切望されていた。
【０００４】
そこで、特許文献１には、塩素含有可燃物を燃料又は燃料の一部として用い、アルカリ金属含有物を塩素含有可燃物と共に焼成してアルカリ金属を塩化物に転じて揮発させ、セメント原料の一部として再利用する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５９１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の焼成物の製造方法により、塩素やアルカリ金属を多量に含む廃棄物を有効利用することができるが、同文献には、塩化物に転じたアルカリ金属の処理については触れられておらず、アルカリ金属の処理方法が問題となる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、アルカリ金属を回収しながら、アルカリ金属含有廃棄物を処理する方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、アルカリ金属含有廃棄物の処理方法であって、アルカリ金属を含有する第１の廃棄物を、塩素を含有する第２の廃棄物と共に焼成炉で焼成し、該焼成炉において前記第１の廃棄物に含まれるアルカリ金属を揮発させ、前記焼成炉の排ガスの一部又は全部を冷却して前記焼成炉で揮発した成分を固体化し、該固体化した揮発成分を含むダストを回収し、該ダストを水洗しながら固液分離し、該固液分離により生成したろ液をゼオライトに接触させ、該ゼオライトに前記アルカリ金属を吸着させることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、アルカリ金属含有廃棄物に含まれるアルカリ金属を、最終的にゼオライトに吸着させて回収することができ、アルカリ金属を回収しながら該廃棄物を処理することができる。
【００１０】
上記アルカリ金属含有廃棄物の処理方法において、前記第１の廃棄物を、下水汚泥、建設発生土、廃油、廃ガラス、食品廃棄物、木質系バイオマス廃棄物及び医療廃棄物からなる群から選択される一つ以上とすることができる。
【００１１】
また、前記第２の廃棄物を、焼却灰、ばいじん、廃プラ、廃塩ビ及びＡＳＲからなる群から選択される一つ以上とすることができる。
【００１２】
さらに、前記焼成炉から排出される残渣、又は／及び前記ダストの水洗及び固液分離により得られる水洗ケーキを、セメント原料として使用することができる。
【００１３】
また、前記焼成炉を、ロータリーキルンとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、アルカリ金属を回収しながら、アルカリ金属含有廃棄物を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかるアルカリ金属含有廃棄物の処理方法を実施するシステムの一例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明にかかるアルカリ金属含有廃棄物の処理方法を実施するシステムの一例を示し、このシステム１は、焼成炉としてロータリーキルン２を備え、ロータリーキルン２の燃焼排ガス（以下「排ガス」という）Ｇ１の一部又は全部を冷却するガス冷却工程３と、冷却されたガスに含まれるダストＤを捕集するダスト捕集工程４と、捕集したダストＤを水洗するダスト水洗工程５と、水洗後のスラリーＳを固液分離するろ過工程６と、固液分離されたろ液Ｆに含まれるアルカリ金属をゼオライトＺに吸着させるゼオライト吸着工程７とで構成される。尚、同図において、実線が固体を、目の粗い破線がガスを、目の細かい破線が液体の流れを示す
【００１８】
ロータリーキルン２は、アルカリ金属を含有する第１の廃棄物Ｗ１を、塩素を含有する第２の廃棄物Ｗ２と共に１２００℃以上の温度で焼成し、ロータリーキルン２において第１の廃棄物Ｗ１に含まれるアルカリ金属を塩化揮発させるために備えられる。
【００１９】
ガス冷却工程３は、ロータリーキルン２の排ガスＧ１を冷却用空気Ａによって冷却するために備えられ、これによって排ガス中のアルカリ金属の塩化物が微結晶化する。
【００２０】
ダスト捕集工程４は、ガス冷却工程３で冷却され、排ガス処理剤Ｔが添加された後の排ガスＧ２に含まれるダストＤを捕集するために備えられ、バグフィルタ、電機集塵機、サイクロン等が配置される。
【００２１】
ダスト水洗工程５は、ダスト捕集工程４で捕集したダストＤをスラリー化用水Ｌを用いて水洗するために備えられ、撹拌槽等が配置される。
【００２２】
ろ過工程６は、ダスト水洗工程５で水洗後のスラリーＳを固液分離するために備えられ、フィルタプレス、ベルトフィルタ等が配置される。
【００２３】
ゼオライト吸着工程７は、ろ過工程６で固液分離されたろ液Ｆに含まれるアルカリ金属をゼオライトＺに吸着させるために備えられ、アルカリ金属の吸着に天然又は人工のゼオライトが用いられる。
【００２４】
次に、上記システム１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
下水汚泥、建設発生土、廃油、廃ガラス、食品廃棄物、木質系バイオマス廃棄物、医療廃棄物等のアルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）を含有する第１の廃棄物Ｗ１を、焼却灰、ばいじん、廃プラ、廃塩ビ、ＡＳＲ等の塩素を含有する第２の廃棄物Ｗ２、及び低融点物質の生成による運転障害を防止するための、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰等のその他の物質Ｏと共にロータリーキルン２に投入し、１２００℃以上の温度で焼成する。これにより、上記アルカリ金属は、塩化物となって揮発する。また、ロータリーキルン２からは、第１の廃棄物Ｗ１、第２の廃棄物Ｗ２及びその他の物質Ｏの燃焼による残渣Ｒが排出されるが、これはセメント原料として使用することができる。
【００２６】
次に、ガス冷却工程３において、ロータリーキルン２の排ガスＧ１を冷却用空気等によって２００℃程度に急冷し、塩化物となって揮発しているアルカリ金属を固体に変化させ、アルカリ金属の塩化物の微結晶を排ガスＧ１のダストに付着させる。
【００２７】
ガス冷却工程３で冷却された排ガスＧ２に、消石灰、重曹等の排ガス処理剤Ｔを添加して中和処理した後、ダスト捕集工程４において、排ガスＧ２に含まれるダストＤを捕集する。ダストＤを捕集した後の清浄な排ガスＧ３は、大気へ放出する。
【００２８】
次いで、ダスト水洗工程５の撹拌槽等において、ダスト捕集工程４で捕集したダストＤとスラリー化用水Ｌとを混合撹拌しながらスラリー化し、水洗する。これによって、ダストＤに付着していたアルカリ金属の塩化物が水に溶解する。
【００２９】
次に、ろ過工程６において、水洗後のスラリーＳを固液分離し、水洗ケーキＣと、ろ液Ｆに分離する。これによって、水に溶解しているアルカリ金属イオンＭ+、及び塩素イオンＣｌ-がろ液Ｆ側に含まれることとなる。水洗ケーキＣは、残渣Ｒと同じく、セメント原料として使用が可能である。
【００３０】
最後に、ゼオライト吸着工程において、ろ液Ｆに含まれるアルカリ金属イオンＭ+をゼオライトＺに吸着させ、吸着物Ｚｍを回収する。一方、ゼオライトＺに吸着されなかった塩素イオンＣｌ-を含む排水Ｄｒは、適宜排水処理を行った後、河川等へ放流する。
【００３１】
尚、上記実施の形態においては、ロータリーキルンを用いて焼成したが、ストーカ炉、流動床式焼成炉等、他の焼成炉を用いることも可能である。
【００３２】
次に、ゼオライトによるアルカリ金属の吸着試験結果について記載する。
【００３３】
試験は、ゼオライトを充填したカラムにアルカリ金属を含有するろ液Ｆを通液し、通液前後のろ液中のアルカリ金属濃度を、通液前を１００とした場合で評価した。結果を下表に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
上記の結果から、本法を用いることにより、効率的にアルカリ金属を回収できることが判る。
【符号の説明】
【００３６】
１ アルカリ金属含有廃棄物の処理システム
２ ロータリーキルン
３ ガス冷却工程
４ ダスト捕集工程
５ ダスト水洗工程
６ ろ過工程
７ ゼオライト吸着工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ金属含有廃棄物の処理方法に関し、特に、アルカリ金属含有廃棄物に含まれるアルカリ金属を回収しながら該廃棄物を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、増大する廃棄物の有効利用の一環として、廃棄物をセメント原料化する試みがなされている。しかし、セメントの品質や安定運転の問題からアルカリ金属や塩素を多量に含む廃棄物の利用は制限されている。そのため、色付ガラス瓶等のアルカリ金属を含む廃棄物は有効に再利用されることなく埋め立て処理され、塩素を含有するプラスチック廃棄物等は、燃焼すると塩化水素やダイオキシン等の有害物質を発生する懸念があり、不用意に燃焼処理することができない。
【０００３】
一方、近年、最終処分場としての埋立地は不足しているため、上記廃棄物を埋め立て処理する上でも問題がある。このような社会的背景から、アルカリ金属や塩素を多量に含む上記廃棄物を有効利用する方法が切望されていた。
【０００４】
そこで、特許文献１には、塩素含有可燃物を燃料又は燃料の一部として用い、アルカリ金属含有物を塩素含有可燃物と共に焼成してアルカリ金属を塩化物に転じて揮発させ、セメント原料の一部として再利用する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５９１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の焼成物の製造方法により、塩素やアルカリ金属を多量に含む廃棄物を有効利用することができるが、同文献には、塩化物に転じたアルカリ金属の処理については触れられておらず、アルカリ金属の処理方法が問題となる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、アルカリ金属を回収しながら、アルカリ金属含有廃棄物を処理する方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、アルカリ金属含有廃棄物の処理方法であって、アルカリ金属を含有する第１の廃棄物を、塩素を含有する第２の廃棄物と共に焼成炉で焼成し、該焼成炉において前記第１の廃棄物に含まれるアルカリ金属を揮発させ、前記焼成炉の排ガスの一部又は全部を冷却して前記焼成炉で揮発した成分を固体化し、該固体化した揮発成分を含むダストを回収し、該ダストを水洗しながら固液分離し、該固液分離により生成したろ液をゼオライトに接触させ、該ゼオライトに前記アルカリ金属を吸着させることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、アルカリ金属含有廃棄物に含まれるアルカリ金属を、最終的にゼオライトに吸着させて回収することができ、アルカリ金属を回収しながら該廃棄物を処理することができる。
【００１０】
上記アルカリ金属含有廃棄物の処理方法において、前記第１の廃棄物を、下水汚泥、建設発生土、廃油、廃ガラス、食品廃棄物、木質系バイオマス廃棄物及び医療廃棄物からなる群から選択される一つ以上とすることができる。
【００１１】
また、前記第２の廃棄物を、焼却灰、ばいじん、廃プラ、廃塩ビ及びＡＳＲからなる群から選択される一つ以上とすることができる。
【００１２】
さらに、前記焼成炉から排出される残渣、又は／及び前記ダストの水洗及び固液分離により得られる水洗ケーキを、セメント原料として使用することができる。
【００１３】
また、前記焼成炉を、ロータリーキルンとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、アルカリ金属を回収しながら、アルカリ金属含有廃棄物を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかるアルカリ金属含有廃棄物の処理方法を実施するシステムの一例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明にかかるアルカリ金属含有廃棄物の処理方法を実施するシステムの一例を示し、このシステム１は、焼成炉としてロータリーキルン２を備え、ロータリーキルン２の燃焼排ガス（以下「排ガス」という）Ｇ１の一部又は全部を冷却するガス冷却工程３と、冷却されたガスに含まれるダストＤを捕集するダスト捕集工程４と、捕集したダストＤを水洗するダスト水洗工程５と、水洗後のスラリーＳを固液分離するろ過工程６と、固液分離されたろ液Ｆに含まれるアルカリ金属をゼオライトＺに吸着させるゼオライト吸着工程７とで構成される。尚、同図において、実線が固体を、目の粗い破線がガスを、目の細かい破線が液体の流れを示す
【００１８】
ロータリーキルン２は、アルカリ金属を含有する第１の廃棄物Ｗ１を、塩素を含有する第２の廃棄物Ｗ２と共に１２００℃以上の温度で焼成し、ロータリーキルン２において第１の廃棄物Ｗ１に含まれるアルカリ金属を塩化揮発させるために備えられる。
【００１９】
ガス冷却工程３は、ロータリーキルン２の排ガスＧ１を冷却用空気Ａによって冷却するために備えられ、これによって排ガス中のアルカリ金属の塩化物が微結晶化する。
【００２０】
ダスト捕集工程４は、ガス冷却工程３で冷却され、排ガス処理剤Ｔが添加された後の排ガスＧ２に含まれるダストＤを捕集するために備えられ、バグフィルタ、電機集塵機、サイクロン等が配置される。
【００２１】
ダスト水洗工程５は、ダスト捕集工程４で捕集したダストＤをスラリー化用水Ｌを用いて水洗するために備えられ、撹拌槽等が配置される。
【００２２】
ろ過工程６は、ダスト水洗工程５で水洗後のスラリーＳを固液分離するために備えられ、フィルタプレス、ベルトフィルタ等が配置される。
【００２３】
ゼオライト吸着工程７は、ろ過工程６で固液分離されたろ液Ｆに含まれるアルカリ金属をゼオライトＺに吸着させるために備えられ、アルカリ金属の吸着に天然又は人工のゼオライトが用いられる。
【００２４】
次に、上記システム１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
下水汚泥、建設発生土、廃油、廃ガラス、食品廃棄物、木質系バイオマス廃棄物、医療廃棄物等のアルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）を含有する第１の廃棄物Ｗ１を、焼却灰、ばいじん、廃プラ、廃塩ビ、ＡＳＲ等の塩素を含有する第２の廃棄物Ｗ２、及び低融点物質の生成による運転障害を防止するための、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰等のその他の物質Ｏと共にロータリーキルン２に投入し、１２００℃以上の温度で焼成する。これにより、上記アルカリ金属は、塩化物となって揮発する。また、ロータリーキルン２からは、第１の廃棄物Ｗ１、第２の廃棄物Ｗ２及びその他の物質Ｏの燃焼による残渣Ｒが排出されるが、これはセメント原料として使用することができる。
【００２６】
次に、ガス冷却工程３において、ロータリーキルン２の排ガスＧ１を冷却用空気等によって２００℃程度に急冷し、塩化物となって揮発しているアルカリ金属を固体に変化させ、アルカリ金属の塩化物の微結晶を排ガスＧ１のダストに付着させる。
【００２７】
ガス冷却工程３で冷却された排ガスＧ２に、消石灰、重曹等の排ガス処理剤Ｔを添加して中和処理した後、ダスト捕集工程４において、排ガスＧ２に含まれるダストＤを捕集する。ダストＤを捕集した後の清浄な排ガスＧ３は、大気へ放出する。
【００２８】
次いで、ダスト水洗工程５の撹拌槽等において、ダスト捕集工程４で捕集したダストＤとスラリー化用水Ｌとを混合撹拌しながらスラリー化し、水洗する。これによって、ダストＤに付着していたアルカリ金属の塩化物が水に溶解する。
【００２９】
次に、ろ過工程６において、水洗後のスラリーＳを固液分離し、水洗ケーキＣと、ろ液Ｆに分離する。これによって、水に溶解しているアルカリ金属イオンＭ+、及び塩素イオンＣｌ-がろ液Ｆ側に含まれることとなる。水洗ケーキＣは、残渣Ｒと同じく、セメント原料として使用が可能である。
【００３０】
最後に、ゼオライト吸着工程において、ろ液Ｆに含まれるアルカリ金属イオンＭ+をゼオライトＺに吸着させ、吸着物Ｚｍを回収する。一方、ゼオライトＺに吸着されなかった塩素イオンＣｌ-を含む排水Ｄｒは、適宜排水処理を行った後、河川等へ放流する。
【００３１】
尚、上記実施の形態においては、ロータリーキルンを用いて焼成したが、ストーカ炉、流動床式焼成炉等、他の焼成炉を用いることも可能である。
【００３２】
次に、ゼオライトによるアルカリ金属の吸着試験結果について記載する。
【００３３】
試験は、ゼオライトを充填したカラムにアルカリ金属を含有するろ液Ｆを通液し、通液前後のろ液中のアルカリ金属濃度を、通液前を１００とした場合で評価した。結果を下表に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
上記の結果から、本法を用いることにより、効率的にアルカリ金属を回収できることが判る。
【符号の説明】
【００３６】
１ アルカリ金属含有廃棄物の処理システム
２ ロータリーキルン
３ ガス冷却工程
４ ダスト捕集工程
５ ダスト水洗工程
６ ろ過工程
７ ゼオライト吸着工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属を含有する第１の廃棄物を、塩素を含有する第２の廃棄物と共に焼成炉で焼成し、該焼成炉において前記第１の廃棄物に含まれるアルカリ金属を揮発させ、
前記焼成炉の排ガスの一部又は全部を冷却して前記焼成炉で揮発した成分を固体化し、 該固体化した揮発成分を含むダストを回収し、
該ダストを水洗しながら固液分離し、
該固液分離により生成したろ液をゼオライトに接触させ、該ゼオライトに前記アルカリ金属を吸着させることを特徴とするアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記第１の廃棄物は、下水汚泥、建設発生土、廃油、廃ガラス、食品廃棄物、木質系バイオマス廃棄物及び医療廃棄物からなる群から選択される一つ以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記第２の廃棄物は、焼却灰、ばいじん、廃プラ、廃塩ビ及びＡＳＲからなる群から選択される一つ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記焼成炉から排出される残渣、又は／及び前記ダストの水洗及び固液分離により得られる水洗ケーキを、セメント原料として使用することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記焼成炉は、ロータリーキルンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項１】
アルカリ金属を含有する第１の廃棄物を、塩素を含有する第２の廃棄物と共に焼成炉で焼成し、該焼成炉において前記第１の廃棄物に含まれるアルカリ金属を揮発させ、
前記焼成炉の排ガスの一部又は全部を冷却して前記焼成炉で揮発した成分を固体化し、 該固体化した揮発成分を含むダストを回収し、
該ダストを水洗しながら固液分離し、
該固液分離により生成したろ液をゼオライトに接触させ、該ゼオライトに前記アルカリ金属を吸着させることを特徴とするアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記第１の廃棄物は、下水汚泥、建設発生土、廃油、廃ガラス、食品廃棄物、木質系バイオマス廃棄物及び医療廃棄物からなる群から選択される一つ以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記第２の廃棄物は、焼却灰、ばいじん、廃プラ、廃塩ビ及びＡＳＲからなる群から選択される一つ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記焼成炉から排出される残渣、又は／及び前記ダストの水洗及び固液分離により得られる水洗ケーキを、セメント原料として使用することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記焼成炉は、ロータリーキルンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のアルカリ金属含有廃棄物の処理方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−１３８４３（Ｐ２０１３−１３８４３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７１８３（Ｐ２０１１−１４７１８３）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
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