飛灰処理方法
【課題】飛灰をスラリーとし、重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去する飛灰処理方法において、スラリーのｐＨ調整のために使用する酸性物質の使用量を低減するとともに、ｐＨの許容範囲を拡大して処理の安定性を向上させること。
【解決手段】アルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰に無機塩類と水を加えてｐＨ９〜１３のスラリーとし、飛灰中に含有されていた塩素分を水に溶出させた後に、このスラリーを脱水して脱水ケーキとする。必要に応じ、酸性物質を加えてスラリーのｐＨを調整する。
【解決手段】アルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰に無機塩類と水を加えてｐＨ９〜１３のスラリーとし、飛灰中に含有されていた塩素分を水に溶出させた後に、このスラリーを脱水して脱水ケーキとする。必要に応じ、酸性物質を加えてスラリーのｐＨを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却炉で発生する焼却飛灰や廃棄物溶融炉で発生する溶融飛灰などの飛灰の処理方法に関し、とくにアルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰から塩素分を除去する飛灰処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、廃棄物焼却炉で発生する焼却飛灰や廃棄物溶融炉で発生する溶融飛灰などの飛灰は、ｐＨ１１〜１３程度のアルカリ性で、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム等の塩素分を多く含有している。この飛灰中の塩素分は、飛灰の処分や再利用に悪影響を及ぼすので、除去する必要があり、通常、飛灰を水洗浄処理することにより除去している。
【０００３】
ただし、飛灰は塩素分のほかにＰｂなどの重金属成分を含有しているため、水洗浄処理により重金属成分が水に溶出すると、その後の排水処理が面倒になる。したがって、水洗浄処理により塩素分を除去するにあたっては、重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去することが求められる。
【０００４】
このような飛灰処理方法として、特許文献１には、飛灰を酸性物質と混合してｐＨ７〜９のスラリーとし、このスラリーを脱水して脱水ケーキとする方法が開示されている。すなわち、この特許文献１の方法は、飛灰のスラリーのｐＨを７〜９に調整することで、重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去するようにしたものである。
【０００５】
しかし、この特許文献１の方法では、例えばｐＨ１３程度の強アルカリ飛灰のスラリーのｐＨを７〜９にするには、ｐＨ調整剤として塩酸等の酸性物質を多量に加える必要があり、処理コストが増大する。また、スラリーのｐＨを７〜９に調整するには酸性物質の添加量を高精度に制御する必要があり、酸性物質の過不足が生じるとすぐにスラリーのｐＨが７〜９の範囲外となり、重金属成分が溶出する危険性が高くなるなど、処理の安定性に欠ける。
【特許文献１】特許第３７３５７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、飛灰をスラリーとし、重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去する飛灰処理方法において、スラリーのｐＨ調整のために使用する酸性物質の使用量を低減するとともに、ｐＨの許容範囲を拡大して処理の安定性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行い、その結果、飛灰にＦｅＳＯ４、Ｎａ２Ｓ、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ２（ＳＯ４）等の重金属成分溶出を抑制する効果のある無機塩類を加えてスラリーとすることにより、上記特許文献１のようにｐＨ７〜９の中性に近い領域までｐＨを下げることなく、ｐＨ９〜１３のアルカリ領域であっても重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去できることを知見し、本発明を想到するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の飛灰処理方法は、アルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰に無機塩類と水を加えてｐＨ９〜１３のスラリーとし、飛灰中に含有されていた塩素分を水に溶出させた後に、このスラリーを脱水して脱水ケーキとすることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、スラリーのｐＨ調整はスラリーに酸性物質を加えることによって行うことができる。
【００１０】
このように、本発明では、スラリーのｐＨ許容範囲がｐＨ９〜１３と飛灰のｐＨ範囲に近いので、ｐＨ調整剤として酸性物質を全く使用しないで済むか、使用するとしてもその使用量を大幅に低減できる。しかも、スラリーのｐＨ許容範囲がｐＨ９〜１３と広範囲であるので、ｐＨ調整が容易であり、処理の安定性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スラリーのｐＨ調整のために使用する酸性物質の使用量を大幅に低減することができ、処理コストを削減できる。また、スラリーのｐＨ許容範囲がｐＨ９〜１３と広範囲であるので、ｐＨ調整が容易であり、処理の安定性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の飛灰処理方法の工程フローを示す。
【００１３】
本発明では、まず、アルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰に無機塩類と水を加えてｐＨ９〜１３のスラリーを得る。このとき必要に応じて酸性物質を加えてスラリーのｐＨを上記範囲に調整する。
【００１４】
無機塩類の添加量を多くすれば、より高いｐＨ領域でも重金属成分は溶出し難くなるが、薬剤使用量（処理コスト）が多くなるので、ｐＨ調整剤（酸性物質）を併用し無機塩類とｐＨ調整剤のトータルの薬剤使用量が極力少なくなる条件が好ましい。
【００１５】
薬剤使用量の適正値は飛灰中に含まれる重金属成分の量や種類によって異なるため、一律に規定することはできないが、後述する実施例の飛灰においては、Ｎａ２Ｓ：１〜３ｇ／ｋｇ（飛灰）、ＦｅＳＯ４：８〜２４ｇ／ｋｇ（飛灰）程度が好ましい。また、水の添加量は、飛灰に無機塩類を加えたものがスラリー状となるような量であればとくに制限はないが、１〜１０倍（ｋｇ／ｋｇ（飛灰））程度が好ましい。スラリーのｐＨを調整するために使用する酸性物質の種類もとくに制限されないが、代表的には、硫酸、塩酸が挙げられる。
【００１６】
次に、飛灰中に含有されていた塩素分をスラリーの水に溶出させた後、このスラリーを固液分離装置等により脱水して脱水ケーキとする。これによって、飛灰中に含有されていた塩素分が脱水工程の排水として除去され、塩素分の除去された脱水ケーキ、すなわち飛灰残渣が得られる。この脱水工程では必要に応じて洗浄水を使用してもよい。また、得られた脱水ケーキ中の塩素分をさらに低減する場合には、脱水ケーキを水で洗浄して脱水することにより塩素分を除去する。
【実施例】
【００１７】
図１の工程フローにしたがい、一例としてバイオマス焼却ボイラーの飛灰を処理した。
【００１８】
実施例１では、バイオマス焼却ボイラーの飛灰１００ｇに、無機塩類としてＮａ２Ｓ０．３ｇと水１００ｇを加えてスラリーを得た。実施例２では、バイオマス焼却ボイラーの飛灰１００ｇに、無機塩類としてＮａ２Ｓ０．１４ｇ及びＦｅＳＯ４１．１ｇと水１００ｇを加えてスラリーを得た。また、比較例としてバイオマス焼却ボイラーの飛灰１００ｇに水１００ｇのみを加えてスラリーを得た。
【００１９】
これらのスラリーを１ｈ攪拌混合した後、酸性物質として９８％Ｈ２ＳＯ４溶液を加えてｐＨを調整し、表１に示すとおり、各ｐＨのスラリーを得た。
【表１】
【００２０】
これらのスラリーを１ｈ攪拌混合して飛灰中に含有されていた塩素分をスラリーの水に溶出させた後に、固液分離装置等により脱水して脱水ケーキを得た。さらに脱水ケーキ中を洗浄水で洗浄し、ケーキ中の塩素分を洗い流して脱塩・脱水ケーキを得た。得られた脱塩・脱水ケーキの塩素分の含有量を測定したところ、いずれも５００ｐｐｍ以下（塩素分の除去率９５％程度）で、十分に塩素分が除去されていた。
【００２１】
また、各スラリーの脱水工程で発生した排水中の重金属成分としてＰｂの含有量を測定した。その結果を図２に示す。
【００２２】
図２に示すとおり、飛灰に無機塩類を加えた実施例では、無機塩類を加えていない比較例に比べ、高いｐＨ領域であってもＰｂの溶出が抑制されている。すなわち、実施例では、スラリーのｐＨを１３以下にすれば、Ｐｂ溶出量は燃え殻等の埋立基準値（０．３ｍｇ／Ｌ以下）をほぼ満足し、スラリーのｐＨを１２．５以下にすれば排水基準値（０．１ｍｇ／Ｌ以下）を満足する。これに対して比較例では、燃え殻等の埋立基準値を満足するにはスラリーのｐＨを１１以下にする必要があり、排水基準値を安定的に満足するにはスラリーのｐＨを９以下とする必要があった。
【００２３】
このように、本発明ではｐＨ９〜１３の高いｐＨ領域であってもＰｂ（重金属成分）の溶出を抑制しつつ、塩素分の除去が可能であるので、スラリーのｐＨ調整のために使用する酸性物質の使用量を大幅に低減することができるとともに、ｐＨの許容範囲が拡大するので処理の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の飛灰処理方法の工程フローを示す。
【図２】スラリーのｐＨとＰｂ溶出量の関係を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却炉で発生する焼却飛灰や廃棄物溶融炉で発生する溶融飛灰などの飛灰の処理方法に関し、とくにアルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰から塩素分を除去する飛灰処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、廃棄物焼却炉で発生する焼却飛灰や廃棄物溶融炉で発生する溶融飛灰などの飛灰は、ｐＨ１１〜１３程度のアルカリ性で、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム等の塩素分を多く含有している。この飛灰中の塩素分は、飛灰の処分や再利用に悪影響を及ぼすので、除去する必要があり、通常、飛灰を水洗浄処理することにより除去している。
【０００３】
ただし、飛灰は塩素分のほかにＰｂなどの重金属成分を含有しているため、水洗浄処理により重金属成分が水に溶出すると、その後の排水処理が面倒になる。したがって、水洗浄処理により塩素分を除去するにあたっては、重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去することが求められる。
【０００４】
このような飛灰処理方法として、特許文献１には、飛灰を酸性物質と混合してｐＨ７〜９のスラリーとし、このスラリーを脱水して脱水ケーキとする方法が開示されている。すなわち、この特許文献１の方法は、飛灰のスラリーのｐＨを７〜９に調整することで、重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去するようにしたものである。
【０００５】
しかし、この特許文献１の方法では、例えばｐＨ１３程度の強アルカリ飛灰のスラリーのｐＨを７〜９にするには、ｐＨ調整剤として塩酸等の酸性物質を多量に加える必要があり、処理コストが増大する。また、スラリーのｐＨを７〜９に調整するには酸性物質の添加量を高精度に制御する必要があり、酸性物質の過不足が生じるとすぐにスラリーのｐＨが７〜９の範囲外となり、重金属成分が溶出する危険性が高くなるなど、処理の安定性に欠ける。
【特許文献１】特許第３７３５７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、飛灰をスラリーとし、重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去する飛灰処理方法において、スラリーのｐＨ調整のために使用する酸性物質の使用量を低減するとともに、ｐＨの許容範囲を拡大して処理の安定性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行い、その結果、飛灰にＦｅＳＯ４、Ｎａ２Ｓ、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ２（ＳＯ４）等の重金属成分溶出を抑制する効果のある無機塩類を加えてスラリーとすることにより、上記特許文献１のようにｐＨ７〜９の中性に近い領域までｐＨを下げることなく、ｐＨ９〜１３のアルカリ領域であっても重金属成分の溶出を抑制しつつ、塩素分だけを溶出させて除去できることを知見し、本発明を想到するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の飛灰処理方法は、アルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰に無機塩類と水を加えてｐＨ９〜１３のスラリーとし、飛灰中に含有されていた塩素分を水に溶出させた後に、このスラリーを脱水して脱水ケーキとすることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、スラリーのｐＨ調整はスラリーに酸性物質を加えることによって行うことができる。
【００１０】
このように、本発明では、スラリーのｐＨ許容範囲がｐＨ９〜１３と飛灰のｐＨ範囲に近いので、ｐＨ調整剤として酸性物質を全く使用しないで済むか、使用するとしてもその使用量を大幅に低減できる。しかも、スラリーのｐＨ許容範囲がｐＨ９〜１３と広範囲であるので、ｐＨ調整が容易であり、処理の安定性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スラリーのｐＨ調整のために使用する酸性物質の使用量を大幅に低減することができ、処理コストを削減できる。また、スラリーのｐＨ許容範囲がｐＨ９〜１３と広範囲であるので、ｐＨ調整が容易であり、処理の安定性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の飛灰処理方法の工程フローを示す。
【００１３】
本発明では、まず、アルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰に無機塩類と水を加えてｐＨ９〜１３のスラリーを得る。このとき必要に応じて酸性物質を加えてスラリーのｐＨを上記範囲に調整する。
【００１４】
無機塩類の添加量を多くすれば、より高いｐＨ領域でも重金属成分は溶出し難くなるが、薬剤使用量（処理コスト）が多くなるので、ｐＨ調整剤（酸性物質）を併用し無機塩類とｐＨ調整剤のトータルの薬剤使用量が極力少なくなる条件が好ましい。
【００１５】
薬剤使用量の適正値は飛灰中に含まれる重金属成分の量や種類によって異なるため、一律に規定することはできないが、後述する実施例の飛灰においては、Ｎａ２Ｓ：１〜３ｇ／ｋｇ（飛灰）、ＦｅＳＯ４：８〜２４ｇ／ｋｇ（飛灰）程度が好ましい。また、水の添加量は、飛灰に無機塩類を加えたものがスラリー状となるような量であればとくに制限はないが、１〜１０倍（ｋｇ／ｋｇ（飛灰））程度が好ましい。スラリーのｐＨを調整するために使用する酸性物質の種類もとくに制限されないが、代表的には、硫酸、塩酸が挙げられる。
【００１６】
次に、飛灰中に含有されていた塩素分をスラリーの水に溶出させた後、このスラリーを固液分離装置等により脱水して脱水ケーキとする。これによって、飛灰中に含有されていた塩素分が脱水工程の排水として除去され、塩素分の除去された脱水ケーキ、すなわち飛灰残渣が得られる。この脱水工程では必要に応じて洗浄水を使用してもよい。また、得られた脱水ケーキ中の塩素分をさらに低減する場合には、脱水ケーキを水で洗浄して脱水することにより塩素分を除去する。
【実施例】
【００１７】
図１の工程フローにしたがい、一例としてバイオマス焼却ボイラーの飛灰を処理した。
【００１８】
実施例１では、バイオマス焼却ボイラーの飛灰１００ｇに、無機塩類としてＮａ２Ｓ０．３ｇと水１００ｇを加えてスラリーを得た。実施例２では、バイオマス焼却ボイラーの飛灰１００ｇに、無機塩類としてＮａ２Ｓ０．１４ｇ及びＦｅＳＯ４１．１ｇと水１００ｇを加えてスラリーを得た。また、比較例としてバイオマス焼却ボイラーの飛灰１００ｇに水１００ｇのみを加えてスラリーを得た。
【００１９】
これらのスラリーを１ｈ攪拌混合した後、酸性物質として９８％Ｈ２ＳＯ４溶液を加えてｐＨを調整し、表１に示すとおり、各ｐＨのスラリーを得た。
【表１】
【００２０】
これらのスラリーを１ｈ攪拌混合して飛灰中に含有されていた塩素分をスラリーの水に溶出させた後に、固液分離装置等により脱水して脱水ケーキを得た。さらに脱水ケーキ中を洗浄水で洗浄し、ケーキ中の塩素分を洗い流して脱塩・脱水ケーキを得た。得られた脱塩・脱水ケーキの塩素分の含有量を測定したところ、いずれも５００ｐｐｍ以下（塩素分の除去率９５％程度）で、十分に塩素分が除去されていた。
【００２１】
また、各スラリーの脱水工程で発生した排水中の重金属成分としてＰｂの含有量を測定した。その結果を図２に示す。
【００２２】
図２に示すとおり、飛灰に無機塩類を加えた実施例では、無機塩類を加えていない比較例に比べ、高いｐＨ領域であってもＰｂの溶出が抑制されている。すなわち、実施例では、スラリーのｐＨを１３以下にすれば、Ｐｂ溶出量は燃え殻等の埋立基準値（０．３ｍｇ／Ｌ以下）をほぼ満足し、スラリーのｐＨを１２．５以下にすれば排水基準値（０．１ｍｇ／Ｌ以下）を満足する。これに対して比較例では、燃え殻等の埋立基準値を満足するにはスラリーのｐＨを１１以下にする必要があり、排水基準値を安定的に満足するにはスラリーのｐＨを９以下とする必要があった。
【００２３】
このように、本発明ではｐＨ９〜１３の高いｐＨ領域であってもＰｂ（重金属成分）の溶出を抑制しつつ、塩素分の除去が可能であるので、スラリーのｐＨ調整のために使用する酸性物質の使用量を大幅に低減することができるとともに、ｐＨの許容範囲が拡大するので処理の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の飛灰処理方法の工程フローを示す。
【図２】スラリーのｐＨとＰｂ溶出量の関係を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰に無機塩類と水を加えてｐＨ９〜１３のスラリーとし、飛灰中に含有されていた塩素分を水に溶出させた後に、このスラリーを脱水して脱水ケーキとする飛灰処理方法。
【請求項２】
酸性物質を加えてスラリーのｐＨを調整する請求項１に記載の飛灰処理方法。
【請求項１】
アルカリ性で塩素分及び重金属成分を含有する飛灰に無機塩類と水を加えてｐＨ９〜１３のスラリーとし、飛灰中に含有されていた塩素分を水に溶出させた後に、このスラリーを脱水して脱水ケーキとする飛灰処理方法。
【請求項２】
酸性物質を加えてスラリーのｐＨを調整する請求項１に記載の飛灰処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２８４５２２（Ｐ２００８−２８４５２２Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３４５４０（Ｐ２００７−１３４５４０）
【出願日】平成１９年５月２１日（２００７．５．２１）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３０００７８６１５）広島ガステクノ株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２１日（２００７．５．２１）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３０００７８６１５）広島ガステクノ株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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