灰処理方法及びその装置
【課題】灰塵を効率的に再資源化等の処理可能量以下まで低コストで性状改善し、さらにメタン発酵装置で発生する消化ガスを有効活用することができる灰処理方法及びその装置を提供する。
【解決手段】廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理する灰処理方法において、
廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を前記焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させる。
【解決手段】廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理する灰処理方法において、
廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を前記焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物の処理に関し、特に廃棄物を焼却処理した後に発生する灰の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、都市ごみや下水汚泥等の一般廃棄物又は各種工場から排出される産業廃棄物は、減容化及び無害化のために焼却により処理されている。一般に、焼却設備である焼却炉の炉底から排出される主灰や排ガスから捕集される飛灰といった灰塵の処理方法としては、埋め立て処理、溶融スラグ化、建築資材への再資源化などが挙げられる。特に近年では、これらの灰を人工骨材、植栽用土、路床材、路盤材、焼成タイルなどの製品に加工して有効利用することが求められている。焼却炉から排出される灰塵には、重金属類、ダイオキシン類、ＳＯｘ、塩類等が含有されており、灰の用途に応じて、これらの物質を基準値以下まで低減する必要がある。重金属類、ダイオキシン類は人体や環境に有害な物質であるため、どのような処理を施す場合でも低減することが求められ、さらにＳＯｘ、塩類は灰を再利用するに際して低減することが要求される。
【０００３】
焼却炉から排出される灰塵の処理を扱った技術については、各種提案、実用化されている。
例えば、特許文献１、特許文献２では、焼却炉から発生した飛灰を洗浄し、重金属類及び塩類を溶液側に移行させた後、脱水処理して焼却炉に戻してダイオキシン類を熱分解する処理方法が開示されている。飛灰中の重金属類、塩類は水に溶出し易いため、水洗により除去し、溶出し難いダイオキシン類は炉内へ再投入することにより熱分解して低減する。しかし、この方法では重金属類含有量の低減は不十分であり、また重金属類の溶出も土壌環境基準には至っていないのが実状である。塩類は水洗により低減可能であるが、灰を再資源化するためには、水洗のみでは不十分である。また、排ガス中和剤としてカルシウム系化合物を使用している場合、中和反応により生成したＣａＳＯ４は難溶性であるため、飛灰水洗後の脱水ケーキに残留してしまう。そのため、炉内への再投入で加熱された際にＳＯｘを発生し、排ガス中和剤の使用量が増加する。
【０００４】
灰の再利用に十分な程度まで塩類を低減することが困難な理由として、塩類が難溶性のフリーデル氏塩の形態で含有されることが挙げられる。フリーデル氏塩に含まれる塩素は水洗のみでは溶出せず、脱水後も固形分側に残留する。従って、水洗で除去できない難溶性塩類の対策として、特許文献３に開示されている方法がある。これは、灰塵を塩素イオン濃度が２．０ｗｔ％以上の溶液で洗浄することにより灰塵に含まれる重金属類の溶出を促し、灰塵の洗浄懸濁液に二酸化炭素を導入して洗浄することにより灰塵に含まれるフリーデル氏塩からの塩素イオンの溶出を促す。しかし、この方法では、二酸化炭素の供給源として、標準ガス、燃焼排ガスを想定しており、標準ガスは高コストであること、燃焼排ガスは二酸化炭素濃度が低く、標準ガスに比べるとガス供給量が増加するため、大型のガス供給用ブロワーが必要であるという問題がある。さらに、塩素イオンの供給源として、塩化カルシウム、塩化ナトリウムを使用するため、薬剤費が発生し高コストとなること、洗浄懸濁液の塩素イオン濃度が２．０％以上と高いために洗浄後の脱水で溶解性塩素イオンを除去できず、さらに洗浄ろ過での洗浄水量が過大となるという問題がある。
【０００５】
また、前記焼却とは別の従来より行われている廃棄物の処理方法として、低カロリー廃棄物等をメタン発酵装置にて処理する方法があげられる。該メタン発酵装置で発生する消化ガスは、メタンの燃焼エネルギーを利用することによって燃料として利用する等の有効利用をすることができる。そこで、従来よりメタン発酵装置から発生した消化ガスを燃料として供給する方法が行われており、有機系廃棄物を含む廃棄物を処理するに際して、外部燃料の供給をできるだけ少なくして、処理コストを顕著に低減する方法が、特許文献４に開示されている。これは、有機系廃棄物を含む廃棄物の全部又は一部を加熱処理する加熱処理装置で加熱処理を行うにあたり、メタン発酵装置から発生した消化ガスを加熱処理装置に供給するものである。しかし、この方法では、メタン発酵装置から発生した消化ガスを加熱処理装置、外部動力源へ供給するに留まり消化ガス中の多くの割合を占める成分である二酸化炭素の有効利用という点で不十分であり、消化ガスを十分に有効活用できているとはいえない。
【０００６】
【特許文献１】特許第３４９２１９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２２７２１４号公報
【特許文献３】特開平１０−１２８３０４号公報
【特許文献４】特開２００３−２７５７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように、焼却設備にて発生する主灰及び飛灰中には塩類、重金属類、及びダイオキシン類等が含有されており、埋立て処理、或いは灰の再資源化のためにはこれらを低コストで低減することが課題とされているとともに、メタン発酵装置で発生する消化ガスを有効活用することが課題とされている。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、灰塵を効率的に再資源化等の処理可能量以下まで低コストで性状改善し、さらにメタン発酵装置で発生する消化ガスを有効活用することができる灰処理方法及びその装置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】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理する灰処理方法において、
廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させることによって灰を処理することを特徴とする。
灰水洗装置での灰と二酸化炭素の接触は、固体の灰と気体の二酸化炭素を接触させる固気接触も可能であるが、酸性不純物である硫化水素や臭気物質はアルカリ性である灰洗浄水スラリーによく溶解するため、消化ガスを水に溶解させて該消化ガスを溶解させた水を洗浄水として灰水洗装置で使用し、灰と消化ガスに含まれる二酸化炭素を接触させる湿式条件での接触であることが脱硫、脱臭効果も期待できるため好ましい。
本発明によれば、消化ガスを灰水洗装置へ吹き込むことで、消化ガスに含まれる二酸化炭素によって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できる。また、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出が期待できる。溶出した難溶性の塩素化合物は、灰水洗装置にて洗い流される。また、消化ガス中の二酸化炭素を灰処理資材の二酸化炭素供給源としてリサイクルするため、消化ガスを有効利用することができる。
【０００９】
また、メタン発酵装置にて発生した消化ガスを燃焼した燃焼排ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として間接的に灰水洗装置へ投入することを特徴とする。
前記燃焼排ガスを灰水洗装置へ投入することによって消化ガスを有効活用することができるとともに、前記燃焼排ガスは約１０ｖｏｌ％の二酸化炭素を含むため塩化物の溶出を促進して含有量を低減し、灰塵の性状改善をすることができる。
【００１０】
また、メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接投入することを特徴とする。
前記消化ガスを灰水洗装置へ投入することによって消化ガスを有効活用することができるとともに、消化ガスは約３０〜４０ｖｏｌ％の二酸化炭素を含み、前記燃焼排ガスよりも二酸化炭素濃度が高いため、灰水洗装置での塩化物の溶出促進による含有量の低減の効果が高い。
【００１１】
また、メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素を濃縮した二酸化炭素ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入することを特徴とする。
さらに、メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素をＶＰＳＡ法（真空再生圧力スイング法）によって濃縮することを特徴とする。
例えば、ＶＰＳＡ法では、消化ガスから微量有害物質を分離除去した後、消化ガスの主成分であるメタンガスと二酸化炭素ガスに分離する。ＶＰＳＡ法で得られた二酸化炭素ガスの二酸化炭素濃度は通常９０％以上であり、消化ガスを燃焼した燃焼排ガスや消化ガスをそのまま使用するよりも二酸化炭素濃度が高く、塩化物の溶出促進による含有量の低減の効果も高くなる。
【００１２】
さらに、メタン発酵装置にて発生した臭気ガスを酸洗浄、アルカリ洗浄及び活性炭処理を行う工程を有し、酸洗浄液として前記二酸化炭素を含む水を利用し、アルカリ洗浄液として前記灰水洗装置にて水洗した後の排水を利用し、活性炭処理にて使用後の廃活性炭を焼却設備で燃焼することを特徴とする。
メタン発酵装置で発生した臭気ガスには、アンモニア、硫化水素等のアルカリ性物質や、有機酸類等の酸性物質が含まれるため、通常酸洗浄によってアルカリ性物質を除去し、さらにアルカリ洗浄によって酸性物質を除去した後に活性炭を通して放出している。本発明によれば、酸洗浄液に二酸化炭素を含む消化ガスを直接又は間接的に投入した水を利用し、アルカリ洗浄液に灰水洗装置にて水洗した後の排水を利用することによって、酸洗浄液及びアルカリ洗浄液を外部から投入する必要がなく洗浄液費用の低減及び洗浄液投入プロセスの低減ができる。さらに、通常産業廃棄物として処理する廃活性炭を焼却設備に投入して燃焼することによって、廃活性炭の処理コストを低減でき、助燃材としての効果も期待できる。
【００１３】
また、メタン発酵装置にて発生した臭気ガスの少なくとも一部を焼却設備の燃焼用空気の一部として吹き込むことを特徴とする。
このことにより、前記臭気ガスの処理設備を簡略化、安定運転をすることもできる。焼却設備に吹き込む臭気ガス量が多ければ多いほど、臭気ガスの処理設備をより簡略化することができ、全量であれば、臭気ガスの処理設備が不要となるため、簡略化の点においては最適である。また、例えば既存の臭気ガス処理設備が存在する等の理由により臭気ガス処理設備を使用する場合は、該臭気ガス処理設備にて安定的に処理できる量を越える消化ガスを燃焼用空気の一部として利用することで、臭気ガス処理設備を安定運転することができる。この場合、例えば流量調節弁等を用いて臭気ガス処理設備に臭気ガスを定量供給し、残りを焼却設備へ吹き込むようにするとよい。
また、臭気ガスの吹き込み位置は燃焼用空気に合流させて燃焼用空気の一部として吹き込む、二次空気とともに吹き込む、焼却設備へ投入する廃棄物ピットの臭気とともに吹き込む等があげられるが、焼却設備へ吹き込むことができる位置であればよく特に限定されるものではない。
【００１４】
さらに、メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を焼却設備にて焼却することを特徴とする。
このことにより、消化汚泥処理設備を簡略化することができる。
【００１５】
また、メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を脱水処理する脱水工程を有し、前記脱水工程で発生した脱水分離液を焼却設備内に投入して焼却することを特徴とする。
消化汚泥は、脱水処理した後に堆肥化や炭化等をして再利用することができる。従来であれば脱水処理した後の脱水分離液を排水処理設備によって排水処理する必要があったが、本発明により排水処理設備が不要となる。
【００１６】
ここで、前記消化汚泥を焼却設備にて焼却する方法においては消化汚泥の再利用はできないが、脱水処理も含めた消化汚泥処理設備を簡略化することができるという特徴があり、前記脱水分離液を焼却設備にて焼却する方法は、脱水処理設備が必要となるが消化汚泥の再利用も可能であるという特徴があるため、消化汚泥の再利用をするかしないかの状況によってどちらの方法を利用するか判断するとよい。
【００１７】
請求項９は本発明を具体化する装置構成に係る発明で、廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理するように構成した灰処理装置において、廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を前記焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させることによって灰を処理するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上記載のごとく本発明によれば、廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を併設した焼却設備に付帯する灰水洗装置へ、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を直接又は間接的に投入することによって二酸化炭素が灰と接触し、重金属類の固定化、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出が効果的になされ塩化物含有量を低減することができる。
また、メタン発酵装置にて発生した消化ガスを二酸化炭素供給源とするため、消化ガスの有効活用にもなる。
さらに、消化ガス中の二酸化炭素を例えばＶＰＳＡ法（真空再生圧力スイング法）等によって濃縮し、二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ投入することにより更に効率的に塩化物含有量の低減がなされる。
また、メタン発酵槽で発生した臭気ガス、消化汚泥を効率的に処理することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本実施例１に係る灰処理の全体構成図である。本実施例では、プラスチック、草木等の低含水率の高カロリーごみ３１ａと、生ごみ、糞尿、汚泥、紙等の高含水率の低カロリーごみ３１ｂとに種別し、これらを別の処理系統にて処理するようにしている。高カロリーごみ３１ａはストーカ式焼却炉１０にて焼却処理し、低カロリーごみ３１ｂはメタン発酵装置５０にてメタン発酵処理する。
【００２１】
都市ごみ、汚泥、産業廃棄物等の廃棄物は図示しない分別手段によってプラスチック、草木等の低含水率の高カロリーごみ３１ａと生ごみ、糞尿、汚泥、紙等の高含水率の低カロリーごみ３１ｂに分けられる。分別方法としては、分別して廃棄物回収する分別回収や、比重によって選別する比重選別等があるが、分別できればどのような方法であっても良い。
【００２２】
まず、高カロリーごみ３１ａは、ストーカ式焼却炉１０にて焼却処理される。該ストーカ式焼却炉１０は、ごみ投入ホッパ１１と、該ごみ投入ホッパ１１から投入された高カロリーごみ３１ａを攪拌しながら炉内を移送させる火格子１２と、該火格子１２の下方から燃焼用空気（一次空気）１５を導入する一次空気導入口１３と、火格子上に形成された一次燃焼室１６と、燃焼後の主灰３６を排出する主灰排出口１４と、前記一次燃焼室１６の上方に形成され、二次空気１７の導入によりガス中の未燃分を完全燃焼させる二次燃焼室１８と、主灰排出口１４より排出された主灰３６を冷却する灰冷却装置２７と、を備える。本実施例では、一例としてストーカ式焼却炉１０につき記載したが、これに限定されるものではなく、流動床式焼却炉、回転キルン式焼却炉等、他の焼却炉であっても良い。
【００２３】
前記ストーカ式焼却炉１０の後段にはボイラ２０が配設されており、焼却炉１０からの排ガスはボイラ２０にて熱回収された後、減温塔２１に導入される。該減温塔２１では、冷却水の噴霧により排ガスの冷却が行われる。減温塔２１にて冷却された排ガスは、除塵装置２２に導入される。該除塵装置２２には、バグフィルタ、サイクロン式集塵機、電気集塵機等が用いられるが、好適にはバグフィルタを用いる。このとき、除塵装置２２の上流側の排ガス管路若しくは減温塔２１にて排ガス中和剤３２が噴霧される。中和剤３２は、排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスを中和反応により除去する薬剤であり、例えば、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）、或いは苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や重曹（ＮａＨＣＯ３）等のＮａ系中和剤などのアルカリ性の中和剤が、単独若しくは複数併用して使用される。前記除塵装置２２にて飛灰３３が除去された排ガスは、煙突２３から系外へ排出される。また、除塵装置の後段に、触媒反応塔を設置することもある。
【００２４】
さらに、前記ボイラ２０、前記減温塔２１、若しくは前記除塵装置２２等にて回収された飛灰３３を処理する飛灰処理系統と、前記ストーカ式焼却炉１０の炉底から排出される主灰３６を処理する主灰処理系統とを備えている。
飛灰処理系統は、前記回収された飛灰３３を水洗する飛灰水洗装置２４と、該水洗した飛灰を脱水する脱水機２５と、を備え、さらに脱水機２５にて生じた排水を処理する排水処理設備２６を備えている。
前記飛灰水洗装置２４は、水槽内に給水３４された洗浄用水により飛灰３３を水洗処理する装置である。このとき、必要に応じて撹拌手段を設け、撹拌しながら水洗すると良い。水洗時のＬ／Ｓ（液体／固体重量比）は、１〜１０である必要があり、３〜７であることが好ましい。該飛灰水洗装置２４は、バッチ式、連続式の何れの方式を用いることもできるが、本実施例ではバッチ式の水洗装置が好ましい。該バッチ式の水洗装置では、複数回洗浄を行うことでより効果的な洗浄が可能となり、低コストとなる。望ましくは、１回目の水洗ではＬ／Ｓを小さくし、２回目以降はＬ／Ｓを１回目と同等以上とする。これは、塩類の略１００ｗｔ％が水に溶解するが、脱水ケーキの付着水に残るため、１回目で溶解させて脱水した後、２回目以降でこの付着水を分離することになるためである。複数回の洗浄は、一つの装置で行っても良いし、複数個の装置を直列に並べて用いてもよい。また、バッチ式の水洗装置の場合、複数の水洗用水槽を設けて交互に運転することが好ましい。
【００２５】
前記飛灰水洗装置２４では、飛灰中に含有される重金属類と、水に溶出し易い塩類及び硫黄成分を同時に除去する。これにより重金属類、塩類は液側に移行し、脱水機２５により固液分離されて排水に含有されて排水処理設備２６に送給される。このとき、実験によれば飛灰中に含有されるＣｌの約９０〜１００ｗｔ％、Ｐｂの約２０〜５０ｗｔ％が液側に移行した。前記排水処理設備２６は、主に重金属類を除去する装置からなり、例えばキレート処理、凝集沈殿処理、さらに高度水処理等が行われる。排水処理後の排水は放流される。
前記脱水機２５にて、飛灰中のダイオキシン類は水に難溶であるため、固形物側に残留する。
脱水機２５により固液分離された固形物、即ち脱水ケーキ３５は、焼却炉１０のごみピット若しくはその後段の投入ホッパ１１に導かれ、炉内へ再投入される。脱水ケーキ３５は、炉内への再投入によりダイオキシン類が熱分解して除去されるとともに、残留するＰｂ等の重金属類、塩類が揮発して排ガス側に移行する。このとき、飛灰３３は脱水機２５にてケーキ状の塊である脱水ケーキ３５として炉に返送されるため、炉内に再投入されても再飛散し難い。
【００２６】
一方、主灰処理系統は、焼却炉１０から排出された主灰３６から鉄、アルミニウムを選別する選別装置２８と、主灰３６を粉砕して細粒化する粉砕機２９と、該粉砕した主灰を水洗する主灰水洗装置３０と、を備えている。主灰３６は飛灰３３と異なり粒径が大きく、比表面積が小さいため、２〜５ｍｍ程度に粉砕することが好適である。尚、選別装置２８、粉砕機２９は本実施例に記載した構成が最も好適であるが、これらは適宜設置するようにし、またその配置構成は特に限定されない。
前記主灰水洗装置３０は、上記した飛灰水洗装置２４と略同様の構成を有する。さらに本実施例では、該主灰水洗装置３０へ給水３７され水洗に使用された排水３９は、前記飛灰水洗装置２４に導入して、飛灰３３の水洗に再利用する。このとき、該排水３９の少なくとも一部を再利用するが、好ましくは全量を再利用にまわすと良い。尚、前記主灰水洗装置３０から排出される排水３９は、飛灰水洗装置２４に送給せずに、排水処理設備２６にて処理して系外へ排出するようにしても良い。
【００２７】
このように、主灰水洗装置３０にて主灰３６を水洗することにより、主灰中の塩類濃度が極めて低い値まで低減し、セメント・コンクリート製品等の原料化３８に適した性状とすることができる。
また、主灰水洗装置３０にて主灰３６の水洗に用いられた排水３９を飛灰水洗装置２４に送給して再利用することにより、排水発生量を大幅に低減することができる。
一般的に、主灰３６中の塩類含有量は０．３〜２．０％であるのに対して、飛灰３３中の塩類含有量は７〜１５％と高い。そこで、主灰水洗装置３０では、塩類が含まれない洗浄用水で主灰３６を洗浄することにより、主灰３６の塩類除去率を極めて高くすることができ、セメント・コンクリート原料等の再資源化に適した性状とすることができる。一方、飛灰水洗装置２４では、主灰水洗後の排水を用いて飛灰３３を洗浄する構成であるが、飛灰３３は炉内に再投入するため塩類が多少残留しても問題とならず、高濃度の塩類を含有する飛灰３３を粗洗浄するようになっている。
また、脱水ケーキ３５として炉内に再投入される飛灰は、高温の炉内を通過することによりダイオキシン類が熱分解して除去され、重金属類及び塩類が揮散して排ガス側へ移行するため、主灰３６とともに排出される脱水ケーキ３５中の塩類、重金属類濃度は小さくなる。
【００２８】
一方、低カロリーごみ３１ｂは、メタン発酵装置５０にてメタン発酵処理される。メタン発酵装置５０にて発生した消化ガス５１は燃焼装置５４にて燃焼され、燃焼排ガス５５が発生する。一般にメタン発酵装置５０にて発生した消化ガス５１の成分は、その大部分がメタンガスであり、その他に３０〜４０ｖｏｌ％程度の二酸化炭素を含む。そのため、燃焼排ガス５５は約１０ｖｏｌ％程度の二酸化炭素を含むこととなる。
例えば表１に二酸化炭素４０ｖｏｌ％及びメタンガス６０ｖｏｌ％を含む消化ガス１ｍ３を空気比１．３の条件の下でメタンガスが完全燃焼されたときの燃焼排ガス中の各成分の体積をまとめた。消化ガス１ｍ３中にはメタンガス（ＣＨ４）０．６ｍ３、二酸化炭素（ＣＯ２）０．４ｍ３が含まれている。また、メタンガスの燃焼反応は、下記の反応式（１）で表すことができるため、空気比１．３の条件下では、燃焼用空気中の酸素（Ｏ２）は０．６×２×１．３＝１．５６ｍ３である。
ＣＨ４＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ ・・・（１）
また空気中の酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の体積比は０．２１：０．７９であるので、燃焼空気中の窒素（Ｎ２）は、１．５６×０．７９／０．２１＝５．８７ｍ３となる。従って、消化ガス１ｍ３を空気比１．３の条件の下で燃焼させたとき、（１）の燃焼反応が起こり、二酸化炭素（ＣＯ２）０．６ｍ３と水（Ｈ２Ｏ）１．２ｍ３が生じる。よって燃焼排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）は（０．４＋０．６）／（１＋０．２７＋５．８７）＝１４ｖｏｌ％となる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
従って、前記の燃焼排ガス５５を、主灰水洗装置３０又は主灰供給装置３０に供給する給水３７に吹き込むことによって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制とともに、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出ができ、塩化物含有量の低減を促進することができる。また、溶出した難溶性の塩素化合物は、灰水洗装置にて洗い流される。また、消化ガスを二酸化炭素供給源としてリサイクルするため、消化ガスを有効利用することができる。
【００３１】
また、前記のように塩化物含有量の低減を促進するためには、主灰水洗装置３０中の灰スラリーと、燃焼排ガス５５中の二酸化炭素を混合し、効率よく灰と二酸化炭素を接触させる必要があるが、この混合は単一槽で実施することも、複数槽で実施することもできる。
混合を単一槽、複数槽で行う一例として図８に示した構成があげられる。図８（Ａ）は灰スラリーと二酸化炭素（燃焼排ガス）を単一槽で混合する場合の構成図、図８（Ｂ）は灰スラリーと二酸化炭素（燃焼排ガス）を複数（２）槽で混合する場合の構成図である。
図８（Ａ）の構成に基づき単一槽で混合する場合、主灰水洗装置は曝気槽３０ｂのみから構成される。選別装置２８、粉砕機２９で水洗の前処理をなされた飛灰３６は攪拌機付きの曝気槽３０ｂへ投入される。また、曝気槽３０ｂへは水洗用に給水３７がされている。そして、二酸化炭素を含む燃焼排ガス５５を曝気槽３０ｂへ直接又は曝気槽３０ｂに供給する給水３７に吹き込むことによって、曝気槽３０ｂ中には水、灰、二酸化炭素が混在している状態となり、曝気槽３０ｂで攪拌、二酸化炭素曝気を行うことによって、水洗及び二酸化炭素と灰の接触が実現される。曝気槽３０ｂで水洗された主灰は、固液分離機３０ｃで脱水され排水３９は必要に応じて飛灰水洗装置２４で使用され、脱水灰３０ｄは一部はセメント・コンクリート製品原料化３８され、一部は前処理後の主灰とともに再度曝気槽３０ｂへ投入される。
また、図８（Ｂ）の構成に基づき複数（２）槽で混合する場合、主灰水洗装置は二酸化炭素を水に溶解させる溶解槽３０ｅと、前記溶解槽で生成された溶解液を灰と接触させる接触槽３０ｆの２層から構成されている。選別装置２８、粉砕機２９で水洗の前処理をなされた飛灰３６は接触槽３０ｆへ投入される。また、二酸化炭素を含む燃焼排ガス５５を溶解槽３０ｅへ投入し、溶解槽３０ｅで水と混合することによって溶解液３０ｇが生成され、不要な排ガス３０ｈは排出される。前記溶解液３０ｇを接触槽３０ｆへ投入することによって、接触槽３０ｆ内では水洗及び二酸化炭素と灰の接触が実現される。接触槽３０ｆで水洗された主灰は、単一槽を使用したときと同様に、固液分離機３０ｃで脱水され排水３９は必要に応じて飛灰水洗装置２４で使用され、脱水灰３０ｄは一部はセメント・コンクリート製品原料化３８され、一部は前処理後の主灰とともに再度接触槽３０ｆへ投入される。
単一槽は、攪拌と二酸化炭素曝気により十分に混合する軽い灰にむいており、このような灰の場合は単一槽でも十分に溶解及び二酸化炭素との接触が実現できる。また複数槽は、重くて混合しにくい灰に向いており、例えば固定床に対して洗浄水を流通させることで、二酸化炭素の溶解した炭酸イオンとの接触効率を高めることができる。また、ガスの回収が必要である場合、ガスの流れと灰スラリーの流れを分離できる複数槽を利用する方が有利である。
【００３２】
また、３０ｃに示した固液分離機として、粗分離と脱水を組み合わせたものを使用すると好適である。粗分離としてはフルイによる分離又は湿式サイクロンを利用することができ、脱水としてはベルト式吸引ろ過又はドラムスクリーンを利用することができる。脱水後の灰ケーキは元は主灰であるため、礫状の先鋭で硬質な粒子が多い。このため飛灰や汚泥の脱水に用いている例えばスクリュープレス等の加圧脱水を用いると脱水機の磨耗が激しく、例えばフィルタプレス等の加圧ろ過ではろ布の破れが生じやすくなる。従って、まず、フルイや湿式サイクロンの粗分離にて重い灰を軽い灰と水の混合物と分離する。分離後の重い灰は、製品とするためには脱水し塩素分や重金属分を除去する必要があり、このため吸引ろ過又はドラムスクリーンで脱水する。また、必要に応じてすすぎ水を仕上げに使用してもよい。
【実施例２】
【００３３】
図２は、本実施例２に係る灰処理の全体構成図である。メタン発酵装置５０で発生した消化ガス５１を、主灰水洗装置３０又は主灰水洗装置３０に供給する給水３７に吹き込む構成とした。また、その他は実施例１と同じ構成とした。
一般にメタン発酵装置５０にて発生した消化ガス５１の成分は、その大部分がメタンガスであり、その他に３０〜４０ｖｏｌ％程度の二酸化炭素を含む。
【００３４】
従って、前記消化ガス５１を、主灰水洗装置３０又は主灰供給装置３０に供給する給水３７に吹き込むことによって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制とともに、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出ができ、塩化物含有量を低減することができる。また、溶出した難溶性の塩素化合物は、灰水洗装置にて洗い流される。また、消化ガス５１の二酸化炭素濃度は前記燃焼排ガス５５よりも高いため、高い効果が期待できる。
また、消化ガスを二酸化炭素供給源としてリサイクルするため、消化ガスを有効利用することができる。
【００３５】
さらに、消化ガスはガスホルダ５３に貯蓄された後、図示しない脱硫装置にて硫化水素を除去し、ガス利用（発電）される場合があるが、本実施例においては消化ガスが主灰水洗装置３０で水と接触する際に硫化水素が除去されるため、脱硫装置が不要となる。
また、ガス利用を例えばボイラ、ガスエンジン、ガスタービン等の燃焼装置にて行う場合、燃焼後の排ガス処理としてサーマルＮＯｘの脱硝処理が必要となる場合があるため、脱硝処理設備が必要であるが、該排ガスを焼却炉の排ガス処理系に投入し、焼却炉の排ガスと共に処理することによって脱硝処理設備が必要なくなる。
【実施例３】
【００３６】
図３は、本実施例３に係る灰処理の全体構成図である。メタン発酵装置５０で発生した消化ガス５１を、ＶＰＳＡ装置（真空再生圧力スイング装置）５６にて濃縮して二酸化炭素（ＣＯ２）ガス５７とメタン（ＣＨ４）ガスに分離し、ＣＯ２ガス５７を、主灰水洗装置３０又は主灰供給装置３０に供給する給水３７に吹き込む構成とした。また、その他は実施例１と同じ構成とした。
一般に消化ガス５１をＶＰＳＡ装置５６で濃縮して得られたＣＯ２ガスは９０％以上の二酸化炭素濃度である。
本実施例においては、消化ガス５１を濃縮して二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを得るためにＶＰＳＡ装置（真空再生圧力スイング装置）を用いたが、濃縮装置はＶＰＳＡ装置に限定されるものではなく、消化ガスを濃縮して二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを得ることが出来る装置であればよい。
【００３７】
従って、前記ＣＯ２ガス５７を、主灰水洗装置３０又は主灰水洗装置３０に供給する給水３７に吹き込むことによって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制とともに、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出ができ、塩化物含有量を低減することができる。また、溶出した難溶性の塩素化合物は、灰水洗装置にて洗い流される。また、ＣＯ２ガス５７の二酸化炭素濃度は前記燃焼排ガス５５及び前記消化ガス５１よりも高いため、さらに高い効果が期待できる。
また、消化ガスを二酸化炭素供給源としてリサイクルするため、消化ガスを有効利用することができる。
【実施例４】
【００３８】
図４は本実施例４に係る灰処理の全体構成図である。通常、メタン発酵装置５０を含むメタン発酵設備６０より発生する臭気ガス６１は、アンモニア、硫化水素等のアルカリ性物質が含まれるため、酸洗浄槽６２にて硫酸等によって酸洗浄してアルカリ性物質を除去し、さらに有機酸類等の酸性物質が含まれるため、アルカリ洗浄槽６３にて苛性ソーダ等によってアルカリ洗浄して酸性物質を除去し、さらに活性炭処理装置６４にて活性炭処理を実施して放出する。本実施例においては、前記消化ガス５１を吹き込んだ給水３７は酸性であるため酸洗浄液６５として酸洗浄槽６２へ投入できるようにし、また、主灰水洗装置３０で主灰を洗浄した後の排水はアルカリ性であるためアルカリ洗浄液６６としてアルカリ洗浄槽６３へ投入できるようにし、さらに活性炭処理装置６４にて使用後の活性炭をごみ投入ホッパ１１より投入し焼却炉１０にて焼却処理できるような構成とした。また、その他の構成は本実施例においては実施例２と同じ構成としたが、主灰水洗装置への給水３７へ消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として直接又は間接的に吹き込む構成であればよく、他の構成は例えば実施例１、３に示した構成とすることもでき、実施例２の構成に限定されるものではない。
【００３９】
このように、酸洗浄液に消化ガス５１を吹き込んだ給水３７を用い、アルカリ洗浄液に主灰水洗装置で主灰を洗浄した後の排水を用いることによって、硫酸等の酸洗浄液、苛性ソーダ等のアルカリ洗浄液を外部から投入する必要がなくなり、薬品代を低減することができる。さらに、使用後の活性炭を焼却炉１０にて焼却処理することによって、使用後の活性炭の処理費用を低減することができ、助燃剤としての効果も期待することができる。
従って、本実施例によれば、実施例２と同様に塩化物を低減することができ、消化ガスを有効利用することができることに加えて、前記薬品代、活性炭の処理費用を低減することができる。
【実施例５】
【００４０】
図５は本実施例５に係る灰処理の全体構成図である。図２に示した実施例２の構成に加えて、メタン発酵装置５０を含むメタン発酵設備６０より発生する臭気ガス６１全量を一次空気１５とともに一次空気導入口１３より燃焼用空気の一部として導入できるような構成とした。臭気ガス６１は一次空気１５とともに吹き込む他、二次空気１７とともに吹き込む、焼却炉１０へ投入する廃棄物ピットの臭気とともに吹き込む等、焼却炉１０へ吹き込むことができる構成であれば他の構成をとることもでき、複数の吹き込み方法を組み合わせて使用することもできる。また、その他の構成は本実施例においては実施例２と同じ構成としたが、主灰水洗装置への給水３７へ消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として直接又は間接的に吹き込む構成であればよく、他の構成は例えば実施例１、３に示した構成とすることもでき、実施例２の構成に限定されるものではない。
【００４１】
このように、メタン発酵設備６０より発生する臭気ガス６１を焼却炉１０へ吹き込むことによって、従来必要であった臭気ガス６１の処理設備が必要なくなり、設備の簡略化ができるとともに臭気ガス６１の処理設備の運転に必要であったランニングコストも低減することができる。
従って、本実施例によれば、実施例２と同様に塩化物含有量を低減することができ、消化ガスを有効利用することができることに加えて、臭気ガス６１の処理設備が必要なくなり、設備の簡略化、ランニングコストの低減をすることができる。
【実施例６】
【００４２】
図６は本実施例６に係る灰処理の全体構成図である。図２に示した実施例２の構成に加えて、メタン発酵装置５０より発生する消化汚泥７１をごみ投入ホッパ１１を通して焼却炉１０に投入して焼却処理できる構成とした。消化汚泥は直接焼却炉１０に投入する、高カロリーごみ３１ａと混合した後に高カロリーごみ３１ａとともに焼却炉１０に投入する等、焼却炉１０に投入することができる方法であれば他の構成をとることもでき、複数の投入方法を組み合わせて使用することもできる。また、その他の構成は本実施例においては実施例２と同じ構成としたが、消化汚泥７１を焼却炉１０に投入できる構成であればよく、他の構成は、例えば実施例１、３に示した構成とすることもでき、実施例２の構成に限定されるものではない。
また、消化汚泥７１には水分が含まれており、焼却炉１０への水分持込量が増加し、消化汚泥量が過剰の場合には焼却炉１０内温度が低下する可能性があるが、メタン発酵槽として固形物濃度が２０〜４０％程度である乾式発酵を使用すると消化汚泥自身が自燃可能な熱量を持つため、乾式発酵を使用することが好適である。
【００４３】
このように、消化汚泥７１を焼却炉１０へ投入して焼却処理することによって、消化汚泥７１の処理設備を簡略化することができるとともに消化汚泥７１の処理設備の運転に必要であったランニングコストも低減することができる。
従って、本実施例によれば、実施例２と同様に塩化物含有量を低減することができ、消化ガスを有効利用することができることに加えて、消化汚泥７１の処理設備が必要なくなり、設備の簡略化、ランニングコストの低減をすることができる。
【実施例７】
【００４４】
図７は本実施例７に係る灰処理の全体構成図である。通常、メタン発酵装置５０より発生する消化汚泥７１は、脱水することによって堆肥化、炭化し再利用することができるため、消化汚泥７１を脱水機７２にて脱水し、脱水された脱水汚泥７３は堆肥化や炭化をされて再利用され、脱水分離液は排水処理設備にて処理される。本実施例においては脱水機７２で消化汚泥７１を脱水することによって発生した脱水分離液７４をごみ投入ホッパ１１を通して焼却炉１０に投入して焼却処理できる構成とした。脱水分離液７４は直接焼却炉１０に投入する、高カロリーごみ３１ａと混合した後に高カロリーごみ３１ａとともに焼却炉１０に投入する等、焼却炉１０に投入することができる方法であれば他の構成をとることもでき、複数の投入方法を組み合わせて使用することもできる。また脱水分離液７４は焼却炉１０へ噴霧することが効率的に焼却処理を行うためには好ましい。また、その他の構成は本実施例においては実施例２と同じ構成としたが、脱水分離液７４を焼却炉１０に投入できる構成であればよく、その他の構成は例えば実施例１、３に示した構成とすることもでき、実施例２の構成に限定されるものではない。
また、実施例６と同様に脱水分離液７４には水分が含まれており、焼却炉１０への水分持込量が増加し、脱水分離液７４が過剰の場合には焼却炉１０内温度が低下する可能性があるが、メタン発酵槽として固形物濃度が２０〜４０％程度である乾式発酵を使用すると消化汚泥自身が自燃可能な熱量を持つため、乾式発酵を使用することが好適である。
【００４５】
このように、脱水分離液７４を焼却炉１０へ投入して焼却処理することによって、脱水分離液７４を処理する排水処理設備が必要なくなり、設備の簡略化ができるとともに脱水分離液７４のを処理する排水処理設備の運転に必要であったランニングコストも低減することができる。また、従来通り消化汚泥７１を脱水した脱水汚泥７３の再利用も可能である。
従って、本実施例によれば、実施例２と同様に塩化物含有量を低減することができ、消化ガスを有効利用することができることに加えて、脱水分離液７４の処理設備が必要なくなり、設備の簡略化、ランニングコストの低減をすることができると共に脱水汚泥７３の再利用も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、灰塵を効率的に再資源化等の処理可能量以下まで低コストで性状改善し、さらにメタン発酵装置で発生する消化ガスを有効活用することができ、灰の再資源化が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例１に係る灰処理の全体構成図である。
【図２】本実施例２に係る灰処理の全体構成図である。
【図３】本実施例３に係る灰処理の全体構成図である。
【図４】本実施例４に係る灰処理の全体構成図である。
【図５】本実施例５に係る灰処理の全体構成図である。
【図６】本実施例６に係る灰処理の全体構成図である。
【図７】本実施例７に係る灰処理の全体構成図である。
【図８】図８（Ａ）は灰スラリーと二酸化炭素（燃焼排ガス）を単一槽で混合する場合の構成図、図８（Ｂ）は灰スラリーと二酸化炭素（燃焼排ガス）を複数槽で混合する場合の構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ストーカ式燃焼炉
１１ ごみ投入ホッパ
２８ 選別装置
２９ 粉砕機
３０ 主灰水洗装置
３１ａ 高カロリーごみ
３１ｂ 低カロリーごみ
３３ 飛灰
３６ 主灰
３７ 給水
５０ メタン発酵装置
５１ 消化ガス
５４ 燃焼装置
５５ 燃焼排ガス
５６ ＶＰＳＡ装置
５７ ＣＯ２ガス
６０ メタン発酵設備
６１ 臭気ガス
６５ 酸洗浄液
６６ アルカリ洗浄液
７１ 消化汚泥
７４ 脱水分離液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物の処理に関し、特に廃棄物を焼却処理した後に発生する灰の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、都市ごみや下水汚泥等の一般廃棄物又は各種工場から排出される産業廃棄物は、減容化及び無害化のために焼却により処理されている。一般に、焼却設備である焼却炉の炉底から排出される主灰や排ガスから捕集される飛灰といった灰塵の処理方法としては、埋め立て処理、溶融スラグ化、建築資材への再資源化などが挙げられる。特に近年では、これらの灰を人工骨材、植栽用土、路床材、路盤材、焼成タイルなどの製品に加工して有効利用することが求められている。焼却炉から排出される灰塵には、重金属類、ダイオキシン類、ＳＯｘ、塩類等が含有されており、灰の用途に応じて、これらの物質を基準値以下まで低減する必要がある。重金属類、ダイオキシン類は人体や環境に有害な物質であるため、どのような処理を施す場合でも低減することが求められ、さらにＳＯｘ、塩類は灰を再利用するに際して低減することが要求される。
【０００３】
焼却炉から排出される灰塵の処理を扱った技術については、各種提案、実用化されている。
例えば、特許文献１、特許文献２では、焼却炉から発生した飛灰を洗浄し、重金属類及び塩類を溶液側に移行させた後、脱水処理して焼却炉に戻してダイオキシン類を熱分解する処理方法が開示されている。飛灰中の重金属類、塩類は水に溶出し易いため、水洗により除去し、溶出し難いダイオキシン類は炉内へ再投入することにより熱分解して低減する。しかし、この方法では重金属類含有量の低減は不十分であり、また重金属類の溶出も土壌環境基準には至っていないのが実状である。塩類は水洗により低減可能であるが、灰を再資源化するためには、水洗のみでは不十分である。また、排ガス中和剤としてカルシウム系化合物を使用している場合、中和反応により生成したＣａＳＯ４は難溶性であるため、飛灰水洗後の脱水ケーキに残留してしまう。そのため、炉内への再投入で加熱された際にＳＯｘを発生し、排ガス中和剤の使用量が増加する。
【０００４】
灰の再利用に十分な程度まで塩類を低減することが困難な理由として、塩類が難溶性のフリーデル氏塩の形態で含有されることが挙げられる。フリーデル氏塩に含まれる塩素は水洗のみでは溶出せず、脱水後も固形分側に残留する。従って、水洗で除去できない難溶性塩類の対策として、特許文献３に開示されている方法がある。これは、灰塵を塩素イオン濃度が２．０ｗｔ％以上の溶液で洗浄することにより灰塵に含まれる重金属類の溶出を促し、灰塵の洗浄懸濁液に二酸化炭素を導入して洗浄することにより灰塵に含まれるフリーデル氏塩からの塩素イオンの溶出を促す。しかし、この方法では、二酸化炭素の供給源として、標準ガス、燃焼排ガスを想定しており、標準ガスは高コストであること、燃焼排ガスは二酸化炭素濃度が低く、標準ガスに比べるとガス供給量が増加するため、大型のガス供給用ブロワーが必要であるという問題がある。さらに、塩素イオンの供給源として、塩化カルシウム、塩化ナトリウムを使用するため、薬剤費が発生し高コストとなること、洗浄懸濁液の塩素イオン濃度が２．０％以上と高いために洗浄後の脱水で溶解性塩素イオンを除去できず、さらに洗浄ろ過での洗浄水量が過大となるという問題がある。
【０００５】
また、前記焼却とは別の従来より行われている廃棄物の処理方法として、低カロリー廃棄物等をメタン発酵装置にて処理する方法があげられる。該メタン発酵装置で発生する消化ガスは、メタンの燃焼エネルギーを利用することによって燃料として利用する等の有効利用をすることができる。そこで、従来よりメタン発酵装置から発生した消化ガスを燃料として供給する方法が行われており、有機系廃棄物を含む廃棄物を処理するに際して、外部燃料の供給をできるだけ少なくして、処理コストを顕著に低減する方法が、特許文献４に開示されている。これは、有機系廃棄物を含む廃棄物の全部又は一部を加熱処理する加熱処理装置で加熱処理を行うにあたり、メタン発酵装置から発生した消化ガスを加熱処理装置に供給するものである。しかし、この方法では、メタン発酵装置から発生した消化ガスを加熱処理装置、外部動力源へ供給するに留まり消化ガス中の多くの割合を占める成分である二酸化炭素の有効利用という点で不十分であり、消化ガスを十分に有効活用できているとはいえない。
【０００６】
【特許文献１】特許第３４９２１９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２２７２１４号公報
【特許文献３】特開平１０−１２８３０４号公報
【特許文献４】特開２００３−２７５７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように、焼却設備にて発生する主灰及び飛灰中には塩類、重金属類、及びダイオキシン類等が含有されており、埋立て処理、或いは灰の再資源化のためにはこれらを低コストで低減することが課題とされているとともに、メタン発酵装置で発生する消化ガスを有効活用することが課題とされている。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、灰塵を効率的に再資源化等の処理可能量以下まで低コストで性状改善し、さらにメタン発酵装置で発生する消化ガスを有効活用することができる灰処理方法及びその装置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】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理する灰処理方法において、
廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させることによって灰を処理することを特徴とする。
灰水洗装置での灰と二酸化炭素の接触は、固体の灰と気体の二酸化炭素を接触させる固気接触も可能であるが、酸性不純物である硫化水素や臭気物質はアルカリ性である灰洗浄水スラリーによく溶解するため、消化ガスを水に溶解させて該消化ガスを溶解させた水を洗浄水として灰水洗装置で使用し、灰と消化ガスに含まれる二酸化炭素を接触させる湿式条件での接触であることが脱硫、脱臭効果も期待できるため好ましい。
本発明によれば、消化ガスを灰水洗装置へ吹き込むことで、消化ガスに含まれる二酸化炭素によって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制が期待できる。また、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出が期待できる。溶出した難溶性の塩素化合物は、灰水洗装置にて洗い流される。また、消化ガス中の二酸化炭素を灰処理資材の二酸化炭素供給源としてリサイクルするため、消化ガスを有効利用することができる。
【０００９】
また、メタン発酵装置にて発生した消化ガスを燃焼した燃焼排ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として間接的に灰水洗装置へ投入することを特徴とする。
前記燃焼排ガスを灰水洗装置へ投入することによって消化ガスを有効活用することができるとともに、前記燃焼排ガスは約１０ｖｏｌ％の二酸化炭素を含むため塩化物の溶出を促進して含有量を低減し、灰塵の性状改善をすることができる。
【００１０】
また、メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接投入することを特徴とする。
前記消化ガスを灰水洗装置へ投入することによって消化ガスを有効活用することができるとともに、消化ガスは約３０〜４０ｖｏｌ％の二酸化炭素を含み、前記燃焼排ガスよりも二酸化炭素濃度が高いため、灰水洗装置での塩化物の溶出促進による含有量の低減の効果が高い。
【００１１】
また、メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素を濃縮した二酸化炭素ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入することを特徴とする。
さらに、メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素をＶＰＳＡ法（真空再生圧力スイング法）によって濃縮することを特徴とする。
例えば、ＶＰＳＡ法では、消化ガスから微量有害物質を分離除去した後、消化ガスの主成分であるメタンガスと二酸化炭素ガスに分離する。ＶＰＳＡ法で得られた二酸化炭素ガスの二酸化炭素濃度は通常９０％以上であり、消化ガスを燃焼した燃焼排ガスや消化ガスをそのまま使用するよりも二酸化炭素濃度が高く、塩化物の溶出促進による含有量の低減の効果も高くなる。
【００１２】
さらに、メタン発酵装置にて発生した臭気ガスを酸洗浄、アルカリ洗浄及び活性炭処理を行う工程を有し、酸洗浄液として前記二酸化炭素を含む水を利用し、アルカリ洗浄液として前記灰水洗装置にて水洗した後の排水を利用し、活性炭処理にて使用後の廃活性炭を焼却設備で燃焼することを特徴とする。
メタン発酵装置で発生した臭気ガスには、アンモニア、硫化水素等のアルカリ性物質や、有機酸類等の酸性物質が含まれるため、通常酸洗浄によってアルカリ性物質を除去し、さらにアルカリ洗浄によって酸性物質を除去した後に活性炭を通して放出している。本発明によれば、酸洗浄液に二酸化炭素を含む消化ガスを直接又は間接的に投入した水を利用し、アルカリ洗浄液に灰水洗装置にて水洗した後の排水を利用することによって、酸洗浄液及びアルカリ洗浄液を外部から投入する必要がなく洗浄液費用の低減及び洗浄液投入プロセスの低減ができる。さらに、通常産業廃棄物として処理する廃活性炭を焼却設備に投入して燃焼することによって、廃活性炭の処理コストを低減でき、助燃材としての効果も期待できる。
【００１３】
また、メタン発酵装置にて発生した臭気ガスの少なくとも一部を焼却設備の燃焼用空気の一部として吹き込むことを特徴とする。
このことにより、前記臭気ガスの処理設備を簡略化、安定運転をすることもできる。焼却設備に吹き込む臭気ガス量が多ければ多いほど、臭気ガスの処理設備をより簡略化することができ、全量であれば、臭気ガスの処理設備が不要となるため、簡略化の点においては最適である。また、例えば既存の臭気ガス処理設備が存在する等の理由により臭気ガス処理設備を使用する場合は、該臭気ガス処理設備にて安定的に処理できる量を越える消化ガスを燃焼用空気の一部として利用することで、臭気ガス処理設備を安定運転することができる。この場合、例えば流量調節弁等を用いて臭気ガス処理設備に臭気ガスを定量供給し、残りを焼却設備へ吹き込むようにするとよい。
また、臭気ガスの吹き込み位置は燃焼用空気に合流させて燃焼用空気の一部として吹き込む、二次空気とともに吹き込む、焼却設備へ投入する廃棄物ピットの臭気とともに吹き込む等があげられるが、焼却設備へ吹き込むことができる位置であればよく特に限定されるものではない。
【００１４】
さらに、メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を焼却設備にて焼却することを特徴とする。
このことにより、消化汚泥処理設備を簡略化することができる。
【００１５】
また、メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を脱水処理する脱水工程を有し、前記脱水工程で発生した脱水分離液を焼却設備内に投入して焼却することを特徴とする。
消化汚泥は、脱水処理した後に堆肥化や炭化等をして再利用することができる。従来であれば脱水処理した後の脱水分離液を排水処理設備によって排水処理する必要があったが、本発明により排水処理設備が不要となる。
【００１６】
ここで、前記消化汚泥を焼却設備にて焼却する方法においては消化汚泥の再利用はできないが、脱水処理も含めた消化汚泥処理設備を簡略化することができるという特徴があり、前記脱水分離液を焼却設備にて焼却する方法は、脱水処理設備が必要となるが消化汚泥の再利用も可能であるという特徴があるため、消化汚泥の再利用をするかしないかの状況によってどちらの方法を利用するか判断するとよい。
【００１７】
請求項９は本発明を具体化する装置構成に係る発明で、廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理するように構成した灰処理装置において、廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を前記焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させることによって灰を処理するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上記載のごとく本発明によれば、廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を併設した焼却設備に付帯する灰水洗装置へ、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を直接又は間接的に投入することによって二酸化炭素が灰と接触し、重金属類の固定化、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出が効果的になされ塩化物含有量を低減することができる。
また、メタン発酵装置にて発生した消化ガスを二酸化炭素供給源とするため、消化ガスの有効活用にもなる。
さらに、消化ガス中の二酸化炭素を例えばＶＰＳＡ法（真空再生圧力スイング法）等によって濃縮し、二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ投入することにより更に効率的に塩化物含有量の低減がなされる。
また、メタン発酵槽で発生した臭気ガス、消化汚泥を効率的に処理することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本実施例１に係る灰処理の全体構成図である。本実施例では、プラスチック、草木等の低含水率の高カロリーごみ３１ａと、生ごみ、糞尿、汚泥、紙等の高含水率の低カロリーごみ３１ｂとに種別し、これらを別の処理系統にて処理するようにしている。高カロリーごみ３１ａはストーカ式焼却炉１０にて焼却処理し、低カロリーごみ３１ｂはメタン発酵装置５０にてメタン発酵処理する。
【００２１】
都市ごみ、汚泥、産業廃棄物等の廃棄物は図示しない分別手段によってプラスチック、草木等の低含水率の高カロリーごみ３１ａと生ごみ、糞尿、汚泥、紙等の高含水率の低カロリーごみ３１ｂに分けられる。分別方法としては、分別して廃棄物回収する分別回収や、比重によって選別する比重選別等があるが、分別できればどのような方法であっても良い。
【００２２】
まず、高カロリーごみ３１ａは、ストーカ式焼却炉１０にて焼却処理される。該ストーカ式焼却炉１０は、ごみ投入ホッパ１１と、該ごみ投入ホッパ１１から投入された高カロリーごみ３１ａを攪拌しながら炉内を移送させる火格子１２と、該火格子１２の下方から燃焼用空気（一次空気）１５を導入する一次空気導入口１３と、火格子上に形成された一次燃焼室１６と、燃焼後の主灰３６を排出する主灰排出口１４と、前記一次燃焼室１６の上方に形成され、二次空気１７の導入によりガス中の未燃分を完全燃焼させる二次燃焼室１８と、主灰排出口１４より排出された主灰３６を冷却する灰冷却装置２７と、を備える。本実施例では、一例としてストーカ式焼却炉１０につき記載したが、これに限定されるものではなく、流動床式焼却炉、回転キルン式焼却炉等、他の焼却炉であっても良い。
【００２３】
前記ストーカ式焼却炉１０の後段にはボイラ２０が配設されており、焼却炉１０からの排ガスはボイラ２０にて熱回収された後、減温塔２１に導入される。該減温塔２１では、冷却水の噴霧により排ガスの冷却が行われる。減温塔２１にて冷却された排ガスは、除塵装置２２に導入される。該除塵装置２２には、バグフィルタ、サイクロン式集塵機、電気集塵機等が用いられるが、好適にはバグフィルタを用いる。このとき、除塵装置２２の上流側の排ガス管路若しくは減温塔２１にて排ガス中和剤３２が噴霧される。中和剤３２は、排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスを中和反応により除去する薬剤であり、例えば、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）、或いは苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や重曹（ＮａＨＣＯ３）等のＮａ系中和剤などのアルカリ性の中和剤が、単独若しくは複数併用して使用される。前記除塵装置２２にて飛灰３３が除去された排ガスは、煙突２３から系外へ排出される。また、除塵装置の後段に、触媒反応塔を設置することもある。
【００２４】
さらに、前記ボイラ２０、前記減温塔２１、若しくは前記除塵装置２２等にて回収された飛灰３３を処理する飛灰処理系統と、前記ストーカ式焼却炉１０の炉底から排出される主灰３６を処理する主灰処理系統とを備えている。
飛灰処理系統は、前記回収された飛灰３３を水洗する飛灰水洗装置２４と、該水洗した飛灰を脱水する脱水機２５と、を備え、さらに脱水機２５にて生じた排水を処理する排水処理設備２６を備えている。
前記飛灰水洗装置２４は、水槽内に給水３４された洗浄用水により飛灰３３を水洗処理する装置である。このとき、必要に応じて撹拌手段を設け、撹拌しながら水洗すると良い。水洗時のＬ／Ｓ（液体／固体重量比）は、１〜１０である必要があり、３〜７であることが好ましい。該飛灰水洗装置２４は、バッチ式、連続式の何れの方式を用いることもできるが、本実施例ではバッチ式の水洗装置が好ましい。該バッチ式の水洗装置では、複数回洗浄を行うことでより効果的な洗浄が可能となり、低コストとなる。望ましくは、１回目の水洗ではＬ／Ｓを小さくし、２回目以降はＬ／Ｓを１回目と同等以上とする。これは、塩類の略１００ｗｔ％が水に溶解するが、脱水ケーキの付着水に残るため、１回目で溶解させて脱水した後、２回目以降でこの付着水を分離することになるためである。複数回の洗浄は、一つの装置で行っても良いし、複数個の装置を直列に並べて用いてもよい。また、バッチ式の水洗装置の場合、複数の水洗用水槽を設けて交互に運転することが好ましい。
【００２５】
前記飛灰水洗装置２４では、飛灰中に含有される重金属類と、水に溶出し易い塩類及び硫黄成分を同時に除去する。これにより重金属類、塩類は液側に移行し、脱水機２５により固液分離されて排水に含有されて排水処理設備２６に送給される。このとき、実験によれば飛灰中に含有されるＣｌの約９０〜１００ｗｔ％、Ｐｂの約２０〜５０ｗｔ％が液側に移行した。前記排水処理設備２６は、主に重金属類を除去する装置からなり、例えばキレート処理、凝集沈殿処理、さらに高度水処理等が行われる。排水処理後の排水は放流される。
前記脱水機２５にて、飛灰中のダイオキシン類は水に難溶であるため、固形物側に残留する。
脱水機２５により固液分離された固形物、即ち脱水ケーキ３５は、焼却炉１０のごみピット若しくはその後段の投入ホッパ１１に導かれ、炉内へ再投入される。脱水ケーキ３５は、炉内への再投入によりダイオキシン類が熱分解して除去されるとともに、残留するＰｂ等の重金属類、塩類が揮発して排ガス側に移行する。このとき、飛灰３３は脱水機２５にてケーキ状の塊である脱水ケーキ３５として炉に返送されるため、炉内に再投入されても再飛散し難い。
【００２６】
一方、主灰処理系統は、焼却炉１０から排出された主灰３６から鉄、アルミニウムを選別する選別装置２８と、主灰３６を粉砕して細粒化する粉砕機２９と、該粉砕した主灰を水洗する主灰水洗装置３０と、を備えている。主灰３６は飛灰３３と異なり粒径が大きく、比表面積が小さいため、２〜５ｍｍ程度に粉砕することが好適である。尚、選別装置２８、粉砕機２９は本実施例に記載した構成が最も好適であるが、これらは適宜設置するようにし、またその配置構成は特に限定されない。
前記主灰水洗装置３０は、上記した飛灰水洗装置２４と略同様の構成を有する。さらに本実施例では、該主灰水洗装置３０へ給水３７され水洗に使用された排水３９は、前記飛灰水洗装置２４に導入して、飛灰３３の水洗に再利用する。このとき、該排水３９の少なくとも一部を再利用するが、好ましくは全量を再利用にまわすと良い。尚、前記主灰水洗装置３０から排出される排水３９は、飛灰水洗装置２４に送給せずに、排水処理設備２６にて処理して系外へ排出するようにしても良い。
【００２７】
このように、主灰水洗装置３０にて主灰３６を水洗することにより、主灰中の塩類濃度が極めて低い値まで低減し、セメント・コンクリート製品等の原料化３８に適した性状とすることができる。
また、主灰水洗装置３０にて主灰３６の水洗に用いられた排水３９を飛灰水洗装置２４に送給して再利用することにより、排水発生量を大幅に低減することができる。
一般的に、主灰３６中の塩類含有量は０．３〜２．０％であるのに対して、飛灰３３中の塩類含有量は７〜１５％と高い。そこで、主灰水洗装置３０では、塩類が含まれない洗浄用水で主灰３６を洗浄することにより、主灰３６の塩類除去率を極めて高くすることができ、セメント・コンクリート原料等の再資源化に適した性状とすることができる。一方、飛灰水洗装置２４では、主灰水洗後の排水を用いて飛灰３３を洗浄する構成であるが、飛灰３３は炉内に再投入するため塩類が多少残留しても問題とならず、高濃度の塩類を含有する飛灰３３を粗洗浄するようになっている。
また、脱水ケーキ３５として炉内に再投入される飛灰は、高温の炉内を通過することによりダイオキシン類が熱分解して除去され、重金属類及び塩類が揮散して排ガス側へ移行するため、主灰３６とともに排出される脱水ケーキ３５中の塩類、重金属類濃度は小さくなる。
【００２８】
一方、低カロリーごみ３１ｂは、メタン発酵装置５０にてメタン発酵処理される。メタン発酵装置５０にて発生した消化ガス５１は燃焼装置５４にて燃焼され、燃焼排ガス５５が発生する。一般にメタン発酵装置５０にて発生した消化ガス５１の成分は、その大部分がメタンガスであり、その他に３０〜４０ｖｏｌ％程度の二酸化炭素を含む。そのため、燃焼排ガス５５は約１０ｖｏｌ％程度の二酸化炭素を含むこととなる。
例えば表１に二酸化炭素４０ｖｏｌ％及びメタンガス６０ｖｏｌ％を含む消化ガス１ｍ３を空気比１．３の条件の下でメタンガスが完全燃焼されたときの燃焼排ガス中の各成分の体積をまとめた。消化ガス１ｍ３中にはメタンガス（ＣＨ４）０．６ｍ３、二酸化炭素（ＣＯ２）０．４ｍ３が含まれている。また、メタンガスの燃焼反応は、下記の反応式（１）で表すことができるため、空気比１．３の条件下では、燃焼用空気中の酸素（Ｏ２）は０．６×２×１．３＝１．５６ｍ３である。
ＣＨ４＋２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ ・・・（１）
また空気中の酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）の体積比は０．２１：０．７９であるので、燃焼空気中の窒素（Ｎ２）は、１．５６×０．７９／０．２１＝５．８７ｍ３となる。従って、消化ガス１ｍ３を空気比１．３の条件の下で燃焼させたとき、（１）の燃焼反応が起こり、二酸化炭素（ＣＯ２）０．６ｍ３と水（Ｈ２Ｏ）１．２ｍ３が生じる。よって燃焼排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）は（０．４＋０．６）／（１＋０．２７＋５．８７）＝１４ｖｏｌ％となる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
従って、前記の燃焼排ガス５５を、主灰水洗装置３０又は主灰供給装置３０に供給する給水３７に吹き込むことによって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制とともに、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出ができ、塩化物含有量の低減を促進することができる。また、溶出した難溶性の塩素化合物は、灰水洗装置にて洗い流される。また、消化ガスを二酸化炭素供給源としてリサイクルするため、消化ガスを有効利用することができる。
【００３１】
また、前記のように塩化物含有量の低減を促進するためには、主灰水洗装置３０中の灰スラリーと、燃焼排ガス５５中の二酸化炭素を混合し、効率よく灰と二酸化炭素を接触させる必要があるが、この混合は単一槽で実施することも、複数槽で実施することもできる。
混合を単一槽、複数槽で行う一例として図８に示した構成があげられる。図８（Ａ）は灰スラリーと二酸化炭素（燃焼排ガス）を単一槽で混合する場合の構成図、図８（Ｂ）は灰スラリーと二酸化炭素（燃焼排ガス）を複数（２）槽で混合する場合の構成図である。
図８（Ａ）の構成に基づき単一槽で混合する場合、主灰水洗装置は曝気槽３０ｂのみから構成される。選別装置２８、粉砕機２９で水洗の前処理をなされた飛灰３６は攪拌機付きの曝気槽３０ｂへ投入される。また、曝気槽３０ｂへは水洗用に給水３７がされている。そして、二酸化炭素を含む燃焼排ガス５５を曝気槽３０ｂへ直接又は曝気槽３０ｂに供給する給水３７に吹き込むことによって、曝気槽３０ｂ中には水、灰、二酸化炭素が混在している状態となり、曝気槽３０ｂで攪拌、二酸化炭素曝気を行うことによって、水洗及び二酸化炭素と灰の接触が実現される。曝気槽３０ｂで水洗された主灰は、固液分離機３０ｃで脱水され排水３９は必要に応じて飛灰水洗装置２４で使用され、脱水灰３０ｄは一部はセメント・コンクリート製品原料化３８され、一部は前処理後の主灰とともに再度曝気槽３０ｂへ投入される。
また、図８（Ｂ）の構成に基づき複数（２）槽で混合する場合、主灰水洗装置は二酸化炭素を水に溶解させる溶解槽３０ｅと、前記溶解槽で生成された溶解液を灰と接触させる接触槽３０ｆの２層から構成されている。選別装置２８、粉砕機２９で水洗の前処理をなされた飛灰３６は接触槽３０ｆへ投入される。また、二酸化炭素を含む燃焼排ガス５５を溶解槽３０ｅへ投入し、溶解槽３０ｅで水と混合することによって溶解液３０ｇが生成され、不要な排ガス３０ｈは排出される。前記溶解液３０ｇを接触槽３０ｆへ投入することによって、接触槽３０ｆ内では水洗及び二酸化炭素と灰の接触が実現される。接触槽３０ｆで水洗された主灰は、単一槽を使用したときと同様に、固液分離機３０ｃで脱水され排水３９は必要に応じて飛灰水洗装置２４で使用され、脱水灰３０ｄは一部はセメント・コンクリート製品原料化３８され、一部は前処理後の主灰とともに再度接触槽３０ｆへ投入される。
単一槽は、攪拌と二酸化炭素曝気により十分に混合する軽い灰にむいており、このような灰の場合は単一槽でも十分に溶解及び二酸化炭素との接触が実現できる。また複数槽は、重くて混合しにくい灰に向いており、例えば固定床に対して洗浄水を流通させることで、二酸化炭素の溶解した炭酸イオンとの接触効率を高めることができる。また、ガスの回収が必要である場合、ガスの流れと灰スラリーの流れを分離できる複数槽を利用する方が有利である。
【００３２】
また、３０ｃに示した固液分離機として、粗分離と脱水を組み合わせたものを使用すると好適である。粗分離としてはフルイによる分離又は湿式サイクロンを利用することができ、脱水としてはベルト式吸引ろ過又はドラムスクリーンを利用することができる。脱水後の灰ケーキは元は主灰であるため、礫状の先鋭で硬質な粒子が多い。このため飛灰や汚泥の脱水に用いている例えばスクリュープレス等の加圧脱水を用いると脱水機の磨耗が激しく、例えばフィルタプレス等の加圧ろ過ではろ布の破れが生じやすくなる。従って、まず、フルイや湿式サイクロンの粗分離にて重い灰を軽い灰と水の混合物と分離する。分離後の重い灰は、製品とするためには脱水し塩素分や重金属分を除去する必要があり、このため吸引ろ過又はドラムスクリーンで脱水する。また、必要に応じてすすぎ水を仕上げに使用してもよい。
【実施例２】
【００３３】
図２は、本実施例２に係る灰処理の全体構成図である。メタン発酵装置５０で発生した消化ガス５１を、主灰水洗装置３０又は主灰水洗装置３０に供給する給水３７に吹き込む構成とした。また、その他は実施例１と同じ構成とした。
一般にメタン発酵装置５０にて発生した消化ガス５１の成分は、その大部分がメタンガスであり、その他に３０〜４０ｖｏｌ％程度の二酸化炭素を含む。
【００３４】
従って、前記消化ガス５１を、主灰水洗装置３０又は主灰供給装置３０に供給する給水３７に吹き込むことによって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制とともに、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出ができ、塩化物含有量を低減することができる。また、溶出した難溶性の塩素化合物は、灰水洗装置にて洗い流される。また、消化ガス５１の二酸化炭素濃度は前記燃焼排ガス５５よりも高いため、高い効果が期待できる。
また、消化ガスを二酸化炭素供給源としてリサイクルするため、消化ガスを有効利用することができる。
【００３５】
さらに、消化ガスはガスホルダ５３に貯蓄された後、図示しない脱硫装置にて硫化水素を除去し、ガス利用（発電）される場合があるが、本実施例においては消化ガスが主灰水洗装置３０で水と接触する際に硫化水素が除去されるため、脱硫装置が不要となる。
また、ガス利用を例えばボイラ、ガスエンジン、ガスタービン等の燃焼装置にて行う場合、燃焼後の排ガス処理としてサーマルＮＯｘの脱硝処理が必要となる場合があるため、脱硝処理設備が必要であるが、該排ガスを焼却炉の排ガス処理系に投入し、焼却炉の排ガスと共に処理することによって脱硝処理設備が必要なくなる。
【実施例３】
【００３６】
図３は、本実施例３に係る灰処理の全体構成図である。メタン発酵装置５０で発生した消化ガス５１を、ＶＰＳＡ装置（真空再生圧力スイング装置）５６にて濃縮して二酸化炭素（ＣＯ２）ガス５７とメタン（ＣＨ４）ガスに分離し、ＣＯ２ガス５７を、主灰水洗装置３０又は主灰供給装置３０に供給する給水３７に吹き込む構成とした。また、その他は実施例１と同じ構成とした。
一般に消化ガス５１をＶＰＳＡ装置５６で濃縮して得られたＣＯ２ガスは９０％以上の二酸化炭素濃度である。
本実施例においては、消化ガス５１を濃縮して二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを得るためにＶＰＳＡ装置（真空再生圧力スイング装置）を用いたが、濃縮装置はＶＰＳＡ装置に限定されるものではなく、消化ガスを濃縮して二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを得ることが出来る装置であればよい。
【００３７】
従って、前記ＣＯ２ガス５７を、主灰水洗装置３０又は主灰水洗装置３０に供給する給水３７に吹き込むことによって、重金属類の炭酸塩化による溶出量抑制とともに、フリーデル氏塩等の難溶性の塩素化合物の溶出ができ、塩化物含有量を低減することができる。また、溶出した難溶性の塩素化合物は、灰水洗装置にて洗い流される。また、ＣＯ２ガス５７の二酸化炭素濃度は前記燃焼排ガス５５及び前記消化ガス５１よりも高いため、さらに高い効果が期待できる。
また、消化ガスを二酸化炭素供給源としてリサイクルするため、消化ガスを有効利用することができる。
【実施例４】
【００３８】
図４は本実施例４に係る灰処理の全体構成図である。通常、メタン発酵装置５０を含むメタン発酵設備６０より発生する臭気ガス６１は、アンモニア、硫化水素等のアルカリ性物質が含まれるため、酸洗浄槽６２にて硫酸等によって酸洗浄してアルカリ性物質を除去し、さらに有機酸類等の酸性物質が含まれるため、アルカリ洗浄槽６３にて苛性ソーダ等によってアルカリ洗浄して酸性物質を除去し、さらに活性炭処理装置６４にて活性炭処理を実施して放出する。本実施例においては、前記消化ガス５１を吹き込んだ給水３７は酸性であるため酸洗浄液６５として酸洗浄槽６２へ投入できるようにし、また、主灰水洗装置３０で主灰を洗浄した後の排水はアルカリ性であるためアルカリ洗浄液６６としてアルカリ洗浄槽６３へ投入できるようにし、さらに活性炭処理装置６４にて使用後の活性炭をごみ投入ホッパ１１より投入し焼却炉１０にて焼却処理できるような構成とした。また、その他の構成は本実施例においては実施例２と同じ構成としたが、主灰水洗装置への給水３７へ消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として直接又は間接的に吹き込む構成であればよく、他の構成は例えば実施例１、３に示した構成とすることもでき、実施例２の構成に限定されるものではない。
【００３９】
このように、酸洗浄液に消化ガス５１を吹き込んだ給水３７を用い、アルカリ洗浄液に主灰水洗装置で主灰を洗浄した後の排水を用いることによって、硫酸等の酸洗浄液、苛性ソーダ等のアルカリ洗浄液を外部から投入する必要がなくなり、薬品代を低減することができる。さらに、使用後の活性炭を焼却炉１０にて焼却処理することによって、使用後の活性炭の処理費用を低減することができ、助燃剤としての効果も期待することができる。
従って、本実施例によれば、実施例２と同様に塩化物を低減することができ、消化ガスを有効利用することができることに加えて、前記薬品代、活性炭の処理費用を低減することができる。
【実施例５】
【００４０】
図５は本実施例５に係る灰処理の全体構成図である。図２に示した実施例２の構成に加えて、メタン発酵装置５０を含むメタン発酵設備６０より発生する臭気ガス６１全量を一次空気１５とともに一次空気導入口１３より燃焼用空気の一部として導入できるような構成とした。臭気ガス６１は一次空気１５とともに吹き込む他、二次空気１７とともに吹き込む、焼却炉１０へ投入する廃棄物ピットの臭気とともに吹き込む等、焼却炉１０へ吹き込むことができる構成であれば他の構成をとることもでき、複数の吹き込み方法を組み合わせて使用することもできる。また、その他の構成は本実施例においては実施例２と同じ構成としたが、主灰水洗装置への給水３７へ消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として直接又は間接的に吹き込む構成であればよく、他の構成は例えば実施例１、３に示した構成とすることもでき、実施例２の構成に限定されるものではない。
【００４１】
このように、メタン発酵設備６０より発生する臭気ガス６１を焼却炉１０へ吹き込むことによって、従来必要であった臭気ガス６１の処理設備が必要なくなり、設備の簡略化ができるとともに臭気ガス６１の処理設備の運転に必要であったランニングコストも低減することができる。
従って、本実施例によれば、実施例２と同様に塩化物含有量を低減することができ、消化ガスを有効利用することができることに加えて、臭気ガス６１の処理設備が必要なくなり、設備の簡略化、ランニングコストの低減をすることができる。
【実施例６】
【００４２】
図６は本実施例６に係る灰処理の全体構成図である。図２に示した実施例２の構成に加えて、メタン発酵装置５０より発生する消化汚泥７１をごみ投入ホッパ１１を通して焼却炉１０に投入して焼却処理できる構成とした。消化汚泥は直接焼却炉１０に投入する、高カロリーごみ３１ａと混合した後に高カロリーごみ３１ａとともに焼却炉１０に投入する等、焼却炉１０に投入することができる方法であれば他の構成をとることもでき、複数の投入方法を組み合わせて使用することもできる。また、その他の構成は本実施例においては実施例２と同じ構成としたが、消化汚泥７１を焼却炉１０に投入できる構成であればよく、他の構成は、例えば実施例１、３に示した構成とすることもでき、実施例２の構成に限定されるものではない。
また、消化汚泥７１には水分が含まれており、焼却炉１０への水分持込量が増加し、消化汚泥量が過剰の場合には焼却炉１０内温度が低下する可能性があるが、メタン発酵槽として固形物濃度が２０〜４０％程度である乾式発酵を使用すると消化汚泥自身が自燃可能な熱量を持つため、乾式発酵を使用することが好適である。
【００４３】
このように、消化汚泥７１を焼却炉１０へ投入して焼却処理することによって、消化汚泥７１の処理設備を簡略化することができるとともに消化汚泥７１の処理設備の運転に必要であったランニングコストも低減することができる。
従って、本実施例によれば、実施例２と同様に塩化物含有量を低減することができ、消化ガスを有効利用することができることに加えて、消化汚泥７１の処理設備が必要なくなり、設備の簡略化、ランニングコストの低減をすることができる。
【実施例７】
【００４４】
図７は本実施例７に係る灰処理の全体構成図である。通常、メタン発酵装置５０より発生する消化汚泥７１は、脱水することによって堆肥化、炭化し再利用することができるため、消化汚泥７１を脱水機７２にて脱水し、脱水された脱水汚泥７３は堆肥化や炭化をされて再利用され、脱水分離液は排水処理設備にて処理される。本実施例においては脱水機７２で消化汚泥７１を脱水することによって発生した脱水分離液７４をごみ投入ホッパ１１を通して焼却炉１０に投入して焼却処理できる構成とした。脱水分離液７４は直接焼却炉１０に投入する、高カロリーごみ３１ａと混合した後に高カロリーごみ３１ａとともに焼却炉１０に投入する等、焼却炉１０に投入することができる方法であれば他の構成をとることもでき、複数の投入方法を組み合わせて使用することもできる。また脱水分離液７４は焼却炉１０へ噴霧することが効率的に焼却処理を行うためには好ましい。また、その他の構成は本実施例においては実施例２と同じ構成としたが、脱水分離液７４を焼却炉１０に投入できる構成であればよく、その他の構成は例えば実施例１、３に示した構成とすることもでき、実施例２の構成に限定されるものではない。
また、実施例６と同様に脱水分離液７４には水分が含まれており、焼却炉１０への水分持込量が増加し、脱水分離液７４が過剰の場合には焼却炉１０内温度が低下する可能性があるが、メタン発酵槽として固形物濃度が２０〜４０％程度である乾式発酵を使用すると消化汚泥自身が自燃可能な熱量を持つため、乾式発酵を使用することが好適である。
【００４５】
このように、脱水分離液７４を焼却炉１０へ投入して焼却処理することによって、脱水分離液７４を処理する排水処理設備が必要なくなり、設備の簡略化ができるとともに脱水分離液７４のを処理する排水処理設備の運転に必要であったランニングコストも低減することができる。また、従来通り消化汚泥７１を脱水した脱水汚泥７３の再利用も可能である。
従って、本実施例によれば、実施例２と同様に塩化物含有量を低減することができ、消化ガスを有効利用することができることに加えて、脱水分離液７４の処理設備が必要なくなり、設備の簡略化、ランニングコストの低減をすることができると共に脱水汚泥７３の再利用も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、灰塵を効率的に再資源化等の処理可能量以下まで低コストで性状改善し、さらにメタン発酵装置で発生する消化ガスを有効活用することができ、灰の再資源化が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例１に係る灰処理の全体構成図である。
【図２】本実施例２に係る灰処理の全体構成図である。
【図３】本実施例３に係る灰処理の全体構成図である。
【図４】本実施例４に係る灰処理の全体構成図である。
【図５】本実施例５に係る灰処理の全体構成図である。
【図６】本実施例６に係る灰処理の全体構成図である。
【図７】本実施例７に係る灰処理の全体構成図である。
【図８】図８（Ａ）は灰スラリーと二酸化炭素（燃焼排ガス）を単一槽で混合する場合の構成図、図８（Ｂ）は灰スラリーと二酸化炭素（燃焼排ガス）を複数槽で混合する場合の構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ストーカ式燃焼炉
１１ ごみ投入ホッパ
２８ 選別装置
２９ 粉砕機
３０ 主灰水洗装置
３１ａ 高カロリーごみ
３１ｂ 低カロリーごみ
３３ 飛灰
３６ 主灰
３７ 給水
５０ メタン発酵装置
５１ 消化ガス
５４ 燃焼装置
５５ 燃焼排ガス
５６ ＶＰＳＡ装置
５７ ＣＯ２ガス
６０ メタン発酵設備
６１ 臭気ガス
６５ 酸洗浄液
６６ アルカリ洗浄液
７１ 消化汚泥
７４ 脱水分離液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理する灰処理方法において、
廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させることによって灰を処理することを特徴とする灰処理方法。
【請求項２】
メタン発酵装置にて発生した消化ガスを燃焼した燃焼排ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
【請求項３】
メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接投入することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
【請求項４】
メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素を濃縮した二酸化炭素ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
【請求項５】
メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素をＶＰＳＡ法（真空再生圧力スイング法）によって濃縮することを特徴とする請求項４記載の灰処理方法。
【請求項６】
メタン発酵装置にて発生した臭気ガスを酸洗浄、アルカリ洗浄及び活性炭処理を行う工程を有し、酸洗浄液として前記二酸化炭素を含む水を利用し、アルカリ洗浄液として前記灰水洗装置にて水洗した後の排水を利用し、活性炭処理にて使用後の廃活性炭を焼却設備で燃焼することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の灰処理方法。
【請求項７】
メタン発酵装置にて発生した臭気ガスの少なくとも一部を焼却設備に吹き込んで処理することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の灰処理方法。
【請求項８】
メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を焼却設備にて焼却することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の灰処理方法。
【請求項９】
メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を脱水処理する脱水工程を有し、前記脱水工程で発生した脱水分離液を焼却設備内に投入して焼却することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の灰処理方法。
【請求項１０】
廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理するように構成した灰処理装置において、
廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させることによって灰を処理するように構成したことを特徴とする灰処理装置。
【請求項１１】
メタン発酵装置にて発生した消化ガスを燃焼した燃焼排ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入するように構成したことを特徴とする請求項１０記載の灰処理装置。
【請求項１２】
メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として直接灰水洗装置へ投入するように構成したことを特徴とする請求項１０記載の灰処理装置。
【請求項１３】
メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素を濃縮した二酸化炭素ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入するように構成したことを特徴とする請求項１０記載の灰処理装置。
【請求項１４】
メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素をＶＰＳＡ法（真空再生圧力スイング法）によって濃縮するように構成したことを特徴とする請求項１３記載の灰処理装置。
【請求項１５】
メタン発酵装置にて発生した臭気ガスを酸洗浄、アルカリ洗浄及び活性炭処理を行う手段を有し、酸洗浄液として前記二酸化炭素を含む水を利用し、アルカリ洗浄液として前記灰水洗装置にて水洗した後の排水を利用し、活性炭処理にて使用後の廃活性炭を焼却設備で燃焼するように構成したことを特徴とする請求項１０〜１４いずれかに記載の灰処理装置。
【請求項１６】
メタン発酵装置にて発生した臭気ガスの少なくとも一部を焼却設備に吹き込んで処理することができるように構成したことを特徴とする請求項１０〜１４いずれかに記載の灰処理装置。
【請求項１７】
メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を焼却設備にて焼却するように構成したことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の灰処理装置。
【請求項１８】
メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を脱水処理する脱水手段を有し、前記脱水手段で発生した脱水分離液を焼却設備にて焼却処理することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の灰処理装置。
【請求項１】
廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理する灰処理方法において、
廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させることによって灰を処理することを特徴とする灰処理方法。
【請求項２】
メタン発酵装置にて発生した消化ガスを燃焼した燃焼排ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
【請求項３】
メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接投入することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
【請求項４】
メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素を濃縮した二酸化炭素ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入することを特徴とする請求項１記載の灰処理方法。
【請求項５】
メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素をＶＰＳＡ法（真空再生圧力スイング法）によって濃縮することを特徴とする請求項４記載の灰処理方法。
【請求項６】
メタン発酵装置にて発生した臭気ガスを酸洗浄、アルカリ洗浄及び活性炭処理を行う工程を有し、酸洗浄液として前記二酸化炭素を含む水を利用し、アルカリ洗浄液として前記灰水洗装置にて水洗した後の排水を利用し、活性炭処理にて使用後の廃活性炭を焼却設備で燃焼することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の灰処理方法。
【請求項７】
メタン発酵装置にて発生した臭気ガスの少なくとも一部を焼却設備に吹き込んで処理することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の灰処理方法。
【請求項８】
メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を焼却設備にて焼却することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の灰処理方法。
【請求項９】
メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を脱水処理する脱水工程を有し、前記脱水工程で発生した脱水分離液を焼却設備内に投入して焼却することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の灰処理方法。
【請求項１０】
廃棄物を焼却する焼却設備にて発生した灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し灰と接触させることによって灰を処理するように構成した灰処理装置において、
廃棄物をメタン発酵処理するメタン発酵装置を焼却設備に併設し、前記メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ直接又は間接的に投入し灰と接触させることによって灰を処理するように構成したことを特徴とする灰処理装置。
【請求項１１】
メタン発酵装置にて発生した消化ガスを燃焼した燃焼排ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入するように構成したことを特徴とする請求項１０記載の灰処理装置。
【請求項１２】
メタン発酵装置にて発生した消化ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として直接灰水洗装置へ投入するように構成したことを特徴とする請求項１０記載の灰処理装置。
【請求項１３】
メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素を濃縮した二酸化炭素ガスの少なくとも一部を二酸化炭素供給源として灰水洗装置へ間接的に投入するように構成したことを特徴とする請求項１０記載の灰処理装置。
【請求項１４】
メタン発酵装置にて発生した消化ガス中の二酸化炭素をＶＰＳＡ法（真空再生圧力スイング法）によって濃縮するように構成したことを特徴とする請求項１３記載の灰処理装置。
【請求項１５】
メタン発酵装置にて発生した臭気ガスを酸洗浄、アルカリ洗浄及び活性炭処理を行う手段を有し、酸洗浄液として前記二酸化炭素を含む水を利用し、アルカリ洗浄液として前記灰水洗装置にて水洗した後の排水を利用し、活性炭処理にて使用後の廃活性炭を焼却設備で燃焼するように構成したことを特徴とする請求項１０〜１４いずれかに記載の灰処理装置。
【請求項１６】
メタン発酵装置にて発生した臭気ガスの少なくとも一部を焼却設備に吹き込んで処理することができるように構成したことを特徴とする請求項１０〜１４いずれかに記載の灰処理装置。
【請求項１７】
メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を焼却設備にて焼却するように構成したことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の灰処理装置。
【請求項１８】
メタン発酵装置にて発生した消化汚泥を脱水処理する脱水手段を有し、前記脱水手段で発生した脱水分離液を焼却設備にて焼却処理することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の灰処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１９６１５３（Ｐ２００７−１９６１５３Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８８７７（Ｐ２００６−１８８７７）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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