焼却灰の水洗処理方法及びシステム
【課題】焼却灰の水洗時における凝集を抑制し、効率よく塩素を除去することができるとともに、酸供給過多によるスケールの発生を防止することができる焼却灰の水洗処理方法及びシステムを提供する。
【解決手段】焼却灰を複数回水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、焼却灰２０を第１洗浄装置２にて水洗処理して固液分離した後、該固液分離により分離された焼却灰を第２洗浄装置４にて水洗処理して固液分離するようにし、少なくとも前記第２洗浄装置４にて、焼却灰が投入された洗浄水に界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整する。
【解決手段】焼却灰を複数回水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、焼却灰２０を第１洗浄装置２にて水洗処理して固液分離した後、該固液分離により分離された焼却灰を第２洗浄装置４にて水洗処理して固液分離するようにし、少なくとも前記第２洗浄装置４にて、焼却灰が投入された洗浄水に界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉から排出された焼却灰を水洗処理して塩素を除去する技術に関し、特に、水洗時にｐＨ調整を行うことにより効率的に塩素を除去し、再資源化原料に適した処理灰を得ることを可能とした焼却灰の水洗処理方法及びシステムに関する。
【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、焼却炉から排出される焼却灰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、これらの灰をセメント原料、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。しかし、焼却灰を再資源化するに際して、焼却灰中には金属片等の異物が含有されているためこれを除去する必要がある。また、焼却灰には塩素が含まれているため、灰の用途に応じて、塩素濃度を基準値以下まで低減する必要がある。
【０００３】
一般的な焼却灰の処理方法としては、金属片等の異物を除去した後、焼却灰を水洗することにより塩素を低減する方法が用いられている。しかしながら、大部分の塩素は水洗で除去可能であるが、高品質の再資源化原料として付加価値を与えるためには、単に水洗するのみでは塩素低減は不十分であった。そこで、水洗にて洗浄水のｐＨを酸性若しくは６〜１０に調整したり、粉砕したり、或いは洗浄回数を複数回に増加することにより対応している。
【０００４】
例えば、特許文献１（特許第３３６８３７２号公報）には、焼却灰を粉砕した後、複数回洗浄を行うようにした焼却灰のセメント原料化方法が開示されている。このとき、洗浄時の液ｐＨが６〜１０、好適にはｐＨ８〜１０となるようにし、これにより焼却灰の重金属の溶出を抑制しつつ塩素を溶解除去するようにしている。さらに、この方法では、複数回洗浄を行ううち第二次以降の洗浄で得られる分離水を第一次洗浄における洗浄水として循環利用し、排水発生量を低減するようにしている。
また、特許文献２（特許第３３９１３７１号公報）には、焼却灰中の塩素分を水洗または酸洗すると同時に、比重選別により比重の大きな金属類成分を除去するようにした焼却灰の塩素および金属類等の除去方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３３６８３７２号公報
【特許文献２】特許第３３９１３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、焼却灰の塩素を除去する際には水洗処理が一般に広く利用されているが、焼却灰の粒子は水中で凝集する傾向がある。特許文献１に記載されるように、粉砕により粒子を小さくしても、粉砕された焼却灰が水中で凝集してしまうと表面積は増加しないため、塩素の除去効率は向上しない。また、複数回洗浄しても焼却灰が凝集してしまうため、水洗処理の効果には限界があった。
通常、焼却灰のｐＨは１２程度である。特許文献１に記載されるようにｐＨを酸性や６〜１０にすると重金属の溶出は抑制できるが、灰の凝集に関しては効果がなく、かえって凝集しやすくなると考えられる。また、ｐＨ１２程度の焼却灰の洗浄水を酸性やｐＨ６〜１０にすることは、酸の消費量が増加し、コストが高くなるという問題もあった。さらにまた、塩素濃度が高い灰に関しては処理することが困難であった。
【０００７】
また、特許文献２に記載されるように、比重選別にて水洗または酸洗する方法では、比重選別にて大量の水を必要とするため酸の添加量が増大し、ランニングコストが嵩むとともに排水発生量が増大してしまうという問題があった。さらに、ｐＨ調整用に酸を多量に用いると灰中の塩素と反応し、スケールを発生して配管等に付着し、閉塞を引き起こす惧れがあった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、焼却灰の水洗時における凝集を抑制し、効率よく塩素を除去することができるとともに、酸供給過多によるスケールの発生を防止することができる焼却灰の水洗処理方法及びシステム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、方法の発明として、
焼却灰を水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰が投入された洗浄水に弱アルカリ性の界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整することを特徴とする。
また、焼却灰を複数回水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰を第１水洗処理工程にて水洗処理して固液分離した後、該固液分離により分離された焼却灰を第２水洗処理工程にて水洗処理して固液分離するようにし、
少なくとも前記第２水洗処理工程にて、前記焼却灰が投入された洗浄水に界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整することを特徴とする。
【０００９】
本発明はアルカリ条件下で焼却灰を水洗する方法であって、焼却灰水洗時における洗浄水のｐＨが、ｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下となるように調整することにより、水洗時に焼却灰が凝集しにくくなり、塩素の除去効率を向上させることが可能である。また、洗浄水ｐＨを、焼却灰のｐＨに近い上記範囲内に調整するようにしているため、従来の酸洗に比べて酸の消費量を低減することができ、ランニングコストを抑えることが可能である。
さらに本発明では、ｐＨ調整前に所定量の界面活性剤を供給しており、該界面活性剤の分散作用により、より一層焼却灰の凝集が抑制され、該界面活性剤の供給とｐＨ調整を併用することによって塩素除去効率の大幅な向上が図れる。
尚、本発明では、第１水洗処理工程、第２水洗処理工程の夫々にて、同一の水洗処理を複数段階行う構成としてもよい。
【００１０】
また、前記界面活性剤が、弱アルカリ性の界面活性剤であることが好ましい。一般に灰は水に溶かすと強いアルカリ性を示すため、これに弱アルカリ性の界面活性剤を供給することにより洗浄水がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となりやすく、従ってｐＨ調整用の酸の使用量を低減することができ、スケールの生成を抑制することが可能である。
【００１１】
また、前記界面活性剤が、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることを特徴とする。カチオン系界面活性剤は、親水基部分が陽イオンに電離する。そのため、陰イオンであるＣｌイオンが灰の近傍に集まりやすくなり、塩素の洗浄水への移動、抽出が悪くなるものと考えられる。従って、本発明のごとくカチオン系界面活性剤以外の界面活性剤を用いることによりＣｌイオンが灰から分離しやすくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。
【００１２】
また、システムの発明として、焼却灰を水洗処理して塩素を除去する洗浄手段と、該水洗した焼却灰を固液分離する固液分離手段とからなる水洗処理設備が直列に複数設けられた焼却灰の水洗処理システムにおいて、
前記水洗処理設備は、前記焼却灰を粗洗浄する第１水洗処理設備と、該第１水洗処理設備の固液分離手段から得られた焼却灰が供給され、水洗後の焼却灰の塩素含有量が基準値よりも低くなるように洗浄する第２水洗処理設備とを備えており、
少なくとも前記第２水洗処理設備は、前記洗浄手段が、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、酸を供給する酸供給手段と、洗浄手段内洗浄水のｐＨ値を測定するｐＨ計とを有し、前記界面活性剤が供給された洗浄水のｐＨ値を前記ｐＨ計により測定し、該ｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸供給手段にて酸供給量を調整することを特徴とする。
尚、本発明では、前記第１水洗処理設備、前記第２水洗処理設備は、夫々又は何れかが複数設置される構成としてもよい。
【００１３】
また、前記界面活性剤が、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることを特徴とする。さらに、前記界面活性剤が、弱アルカリ性の界面活性剤であることを特徴とする。
さらにまた、前記水洗処理設備のうち少なくとも前記第２水洗処理設備では、前記洗浄手段が焼却灰の破砕手段を備えており、前記焼却灰を破砕しながら洗浄する構成であることを特徴とする。
本発明では、水洗時に湿式ミル等により焼却灰を破砕することにより、灰の表面積が増加し、塩素分の抽出を促進することができる。このとき、破砕のみでは細かい粒子が水中で再凝集してしまう惧れがあるが、本発明では界面活性剤を供給しているため、灰の粒子を分散させることができ再凝集を防止することができる。また、洗浄手段に湿式ミルを用いた場合、内部の粉砕用ボール同士の摩擦が緩和されるため装置動力を低減することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、洗浄水をｐＨ調整してｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下とすることにより、水洗時に焼却灰を凝集しにくくすることができ、塩素除去効率を向上させることが可能である。また、従来の水洗時におけるｐＨ調整よりもｐＨ値を高く設定しているため、酸添加量を低減することができランニングコストを低減可能である。
さらに、本発明では界面活性剤の供給とｐＨ調整を併用することにより、より一層焼却灰の凝集を抑えることが可能となり、塩素除去効率の大幅な向上が図れる。さらにまた、弱アルカリ性の界面活性剤を用いることにより、ｐＨ調整用の酸の使用量を低減することができ、スケールの生成を抑制することが可能である。
【００１５】
また、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤を用いることによりＣｌイオンが灰から分離しやすくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。
さらにまた、焼却灰を破砕しながら界面活性剤存在下で水洗することにより、灰の表面積が増加し、破砕された粒子同士を再凝集させることなく塩素分の抽出を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
図１は本発明の実施例１に係る処理システムの全体構成図、図２は本発明の実施例２に係る処理システムの全体構成図、図３は本発明の実施例３に係る洗浄装置の構成図、図４は本発明の実施例４に係る処理システムの全体構成図、図５は本発明の実施例５に係る処理システムの全体構成図、図６は焼却灰のゼータ電位とｐＨの関係を示すグラフ、図７は水洗試験での洗浄条件に対する残存成分を示す表である。
【００１７】
本実施形態に係る焼却灰水洗処理システムの主要構成は、焼却炉から排出された焼却灰を洗浄水により水洗して塩素を除去する洗浄装置と、該洗浄装置からの焼却灰含有水を固液分離する固液分離装置とからなる水洗処理設備を備えるとともに、該水洗処理設備の洗浄装置が、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、界面活性剤が供給された洗浄水のｐＨ値をｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下に調整する酸供給手段と、を備えた構成となっている。
【００１８】
また、前記水洗処理設備を複数設け、焼却灰を粗洗浄する第１水洗処理設備と、該第１水洗処理設備の固液分離手段から得られた焼却灰が供給され、水洗後の焼却灰の塩素含有量が基準値よりも低くなるように洗浄する第２水洗処理設備とを備えるようにし、少なくとも前記第２水洗処理設備の洗浄装置が、前記洗浄水供給手段と、界面活性剤供給手段と、酸供給手段とを備える構成とする。
尚、前記第１水洗処理設備と第２水洗処理設備は、夫々又は何れか一方が複数設置されてもよく、夫々の設置数は限定されない。また、第２水洗処理設備の後段側に、固液分離後の焼却灰を水洗し、灰の周囲に付着した塩素含有水を洗い流す後洗浄手段として、第３水洗処理設備を設置してもよい。
【００１９】
上記した構成を有することにより、水洗時に焼却灰粒子の凝集を抑制し、該粒子と洗浄水との接触面積を大きくすることができるため、塩素除去効率を向上させることが可能となる。
一般に、粒子の凝集は、粒子表面の電荷であるゼータ電位の影響を受ける。焼却灰においては、粒子表面はプラスかマイナスのどちらか一方に帯電しているため、ゼータ電位の絶対値を大きくすることにより粒子同士が反撥しやすくなり、凝集しにくくなるものと考えられる。焼却灰において、このゼータ電位はｐＨに依存しており、ｐＨを適正に調整することによりゼータ電位の絶対値を高くし、凝集を最小限に抑えることが可能となる。
【００２０】
図６は、焼却灰のゼータ電位とｐＨの関係を示すグラフである。同グラフには、灰１と灰２の異なる焼却灰にて、洗浄水のｐＨと、そのときのゼータ電位とを夫々測定した結果が示してある。このときの測定条件は、固液比＝１／２０、水温２０℃である。
グラフからも明らかなように、何れの焼却灰においてもほぼ同様の曲線が得られる。このグラフによれば、ｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下のとき、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下のときにゼータ電位の絶対値が大きくなることがわかる。このとき、焼却灰のｐＨとほぼ同程度のｐＨ１２以上にｐＨ調整することは、アルカリ剤を添加してアルカリ性を強くすることとなり、再利用する際に取り扱いが困難となるため上限値をｐＨ１２とする。また、ｐＨ１０以下は、酸の添加量が増大してランニングコストが嵩むため、下限値をｐＨ１０を超えた値とする。
【００２１】
従って本実施形態によれば、焼却灰水洗時の洗浄水のｐＨを、焼却灰のゼータ電位の絶対値が大きくなるｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下に調整することにより、水洗時に焼却灰が凝集しにくくなり、塩素の除去効率を向上させることが可能である。さらに本実施形態では、凝集を防止する手段として界面活性剤を併用することにより、確実に焼却灰の凝集を防止し、効率的に塩素を除去することが可能となる。
また、洗浄水ｐＨを、焼却灰のｐＨに近い上記範囲内に調整するようにしているため、酸の消費量を低減することができ、ランニングコストを抑えることが可能である。
【実施例１】
【００２２】
図１を参照して、本実施例１の焼却灰水洗処理システムの具体的構成につき説明する。
本実施例１のシステムは、焼却炉から排出された焼却灰２０が投入される比重差分離装置１と、該比重差分離装置１にて金属片等の異物が除去された焼却灰が、粉砕されずに供給される水洗処理設備と、を備える。
前記比重差分離装置１は、分離液を介して、比重の大きい金属片や大径焼却灰等の異物と、比重の小さい焼却灰とを分離する周知の装置である。
前記水洗処理設備は、洗浄装置と固液分離装置の組み合わせからなり、この水洗処理設備が複数直列に配設された構成を有する。本実施例では一例として、第１水洗処理設備（第１洗浄装置２、第１固液分離装置３）と第２水洗処理設備（第２洗浄装置４、第２固液分離装置５）が直列に配設された構成を有し、前記第１洗浄装置２では焼却灰を粗洗浄することにより塩素濃度を大幅に低下させ、前記第２洗浄装置４では焼却灰を仕上げ洗浄することにより塩素濃度を基準値以下となるまで洗浄するようになっている。前記洗浄装置には、例えば洗浄水が貯留され、供給された焼却灰を該洗浄水により水洗する洗浄槽が好適に用いられるが、洗浄水により焼却灰を水洗する装置であれば何れの構成であってもよい。
【００２３】
前記第１洗浄装置２は、洗浄水である水２１の供給手段を備えている。水２１はバルブ１０によりその供給量が調整される。該第１洗浄装置２内には、比重差分離装置１にて異物が除去された焼却灰が粉砕されることなく供給され、水２１にて焼却灰を水洗した後第１固液分離装置３に供給され、該第１固液分離装置３にて焼却灰２３と排水２４とに固液分離される。
前記第２洗浄装置４は、洗浄水である水２５の供給手段を備えており、水２５はバルブ１５によりその供給量が調整される。さらに、該第２洗浄装置４は、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段として界面活性剤タンク７と、硫酸を供給する硫酸供給手段として硫酸タンク６及びバルブ１６と、焼却灰が供給された洗浄水のｐＨ値を測定するｐＨ計１６とを備えている。尚、本実施例ではｐＨ調整に用いる酸として硫酸を例に挙げて示したが、これに限定されるものではなく他の酸であってもよい。また、前記ｐＨ計１６は、第２洗浄装置４内に設置されてもよいし、該第２洗浄装置４の出口側配管に設置されてもよい。
【００２４】
前記第２洗浄装置４には、前記第１固液分離装置３にて分離された焼却灰２３が供給され、これに水２５が供給されるとともに、界面活性剤タンク７から所定量の界面活性剤が供給され、さらに硫酸タンク６から硫酸が供給される。このとき、装置内洗浄水のｐＨをｐＨ計１８により逐次監視し、洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下となるように硫酸タンク６からの硫酸供給量をバルブ１６により制御し、ｐＨ調整を行う。
【００２５】
本実施例において、前記界面活性剤は弱アルカリ性の界面活性剤であることが好ましい。一般に灰は水に溶かすと強いアルカリ性を示すため、ここに弱アルカリ性の界面活性剤を供給することにより、洗浄水が上記ｐＨ調整範囲内となりやすく、従ってｐＨ調整用の酸の使用量を低減することができ、スケールの生成を抑制することが可能となる。
また、本実施例では、前記界面活性剤がカチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることが好ましい。カチオン系界面活性剤は、親水基部分が陽イオンに電離するため、陰イオンであるＣｌイオンが灰の近傍に集まりやすくなり、塩素の洗浄水への移動、抽出が悪くなるものと考えられる。従って、本実施例のごとくカチオン系界面活性剤以外の界面活性剤を用いることによりＣｌイオンが灰から分離しやすくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、或いはこれらの組み合わせからなる界面活性剤が挙げられる。
【００２６】
そして、焼却灰は第２洗浄装置４にて水洗された後、第２固液分離装置５に供給され、該第２固液分離装置５にて処理灰２７と排水２８とに固液分離される。
本実施例によれば、焼却灰水洗時の洗浄水に界面活性剤を供給するとともに、洗浄水ｐＨを上記したｐＨ値に調整することにより、水洗時に焼却灰が凝集しにくくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。
また、洗浄水ｐＨを、焼却灰のｐＨに近い上記範囲内に調整するようにしているため、酸の消費量を低減することができ、ランニングコストを抑えることが可能である。さらに本実施例１では、粗洗浄を行う第１洗浄装置２においては界面活性剤の供給、ｐＨ調整を行わず、仕上げ洗浄を行う第２洗浄装置４でのみ界面活性剤の供給、ｐＨ調整を行う構成としているため、酸及び界面活性剤の消費量を大幅に削減し、ランニングコストをより一層低減することが可能となる。尚、第１洗浄装置２は粗洗浄を行う装置であるため、界面活性剤の供給、ｐＨ調整を行わなくても一定の塩素除去率を得られるものである。
【００２７】
ここで、本実施例における塩素除去効率を評価するために、実際に焼却炉から得られた焼却灰を用いて水洗試験を行い、処理灰の成分を測定した。図７は水洗試験での洗浄条件に対する残存成分を示す表である。
試験に用いる焼却灰には、都市ごみを焼却処理して得られた灰を用いた。図７に示すように、水洗処理を行う前の原灰の塩素含有量は、０．７７１７重量％である。
表中、比較例１はｐＨ１０に調整した洗浄水で焼却灰を洗浄した場合、比較例２はｐＨ３に調整した洗浄水で焼却灰を酸洗した場合、比較例３は界面活性剤を投入しｐＨ調整していない洗浄水で焼却灰を洗浄した場合における夫々の処理灰の成分を示している。
表中、実施例１は、界面活性剤の供給とｐＨ調整（ｐＨ１０）を併せて行い水洗した場合における処理灰の成分を示している。
尚、実施例１及び比較例３にて使用した界面活性剤の種類は、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムとアルキルエーテル硫酸エステルナトリウムの混合物（何れもアニオン系界面活性剤）であり、添加量は焼却灰の重量に対して０．２重量％とした。
【００２８】
比較例１では、水洗後の塩素含有量が０．１５８７重量％となっており、塩素除去効率は高いと考えられるが、酸添加のみでｐＨ１０まで調整するようにしているため、酸添加量が多くなりスケールが発生する惧れがある。
同様に、比較例２ではｐＨ３まで酸添加によりｐＨ調整しているため、多量の酸を添加する必要があり、スケールが発生しやすくランニングコストも高くなる。また、水洗後の塩素含有量が０．３６５８重量％となっており、塩素除去効率も低い。
比較例３では、水洗後の塩素含有量が０．１９８４重量％となっており、塩素除去効率は比較的高い値を示しているが、ｐＨ調整をしていないため塩素含有量をこれ以下に低減することはできない。
【００２９】
これらの比較例に対して、本実施例は水洗後の塩素含有量が０．１５４４重量％と最も低くなり、極めて高い塩素除去効率が得られることがわかる。さらに、弱アルカリ性の界面活性剤を供給しているためｐＨ１０に調整する際に酸添加量が少なくてすみ、スケールの発生を防止することが可能となる。
従って上記試験結果より、本実施例の構成を備えることで焼却灰中の塩素を高効率で除去可能であるとともに、スケールの発生を防止できることが明らかとなった。
【００３０】
また、本実施例１では、排水発生量を低減するために以下の構成を備えることが好ましい。
第１固液分離装置３にて分離された排水２４を系外へ排出する排出ラインと、該排水２４を第１洗浄装置２に返送する循環ラインとを備え、排出ライン上にはバルブ１２が設置されている。また、排水２４の電導度を測定する電導度計１４を備え、該電導度計１４の測定値に基づいてバルブ１２を制御し、洗浄装置２への循環量を制御する。即ち、水洗初期は排水２４を循環して洗浄に用い、排水２４中の不純物濃度、好適には塩素濃度が所定濃度以上となったらバルブ１２を開放して系外へ排水２２を排出するようにしている。例えば、排水２４中の塩分濃度が４０００ｍｇ／Ｌ以上となったら系外へ排出する。
排水２４を系外に排出したときは、水２１のバルブ１０を制御して、新たに水２１を補給する。
【００３１】
同様に、第２水洗処理設備においても、第２固液分離装置５にて分離された排水２８を系外へ排出する排出ラインと、該排水２８を第２洗浄装置４に返送する循環ラインとを備え、排出ライン上にはバルブ１７が設置されている。また、排水２８の電導度を測定する電導度計１９を備えており、該電導度計１９の測定値に基づいてバルブ１７を制御し、洗浄装置４への循環量を制御するようになっている。即ち、水洗初期は排水２８を循環して洗浄に用い、排水２８中の不純物濃度が高くなったら系外へ排水２６を排出する。例えば、排水２４中の塩分濃度が４００ｍｇ／Ｌ以上となったら排出する。
排水２８を系外に排出したときは、水２５のバルブ１５を制御して、新たに水２５を補給する。
このように、直列に複数段配置された水洗処理設備にて、個々に排水を循環使用する構成とすることにより、排水発生量を低減することが可能である。
【実施例２】
【００３２】
図２を参照して、本実施例２に係る水洗処理システムの具体的構成につき説明する。尚、以下の実施例２及び実施例５において、上記した実施例１と同様の構成については、その詳細な説明を省略する。
本実施例２の処理システムは実施例１の構成に加えて、第１洗浄装置２が、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、硫酸を供給する硫酸供給手段と、焼却灰が供給された洗浄水のｐＨ値を測定するｐＨ計１３とを備えた構成としている。これらの具体的な構成は、実施例１に記載した第２洗浄装置２が具備する手段と同様である。
【００３３】
前記第１洗浄装置２には、比重差分離装置１にて異物が除去された焼却灰が粉砕されることなく供給され、これに水２１が供給されるとともに、界面活性剤タンク７から所定量の界面活性剤が供給され、さらに硫酸タンク６から硫酸が供給される。このとき、装置内洗浄水のｐＨをｐＨ計１３により逐次監視し、洗浄水のｐＨ値が、ｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下となるように硫酸タンク６からの硫酸供給量をバルブ１１により制御し、ｐＨ調整を行う。
本実施例２によれば、第１水洗処理設備においても界面活性剤の供給とｐＨ調整を行うようにしているため、該第１水洗処理設備の粗洗浄にて塩素含有量を大幅に低減することが可能となり、第２水洗処理設備の排水の汚れを抑えることができるため、該排水を好適に循環利用でき排水発生量を低減可能である。
【実施例３】
【００３４】
本実施例３として、上記した実施例１及び実施例２、さらに後述する実施例３及び実施例４に適用できる洗浄装置の構成を図３に示す。
この洗浄装置は横置型の湿式ミル４Ａであり、第２洗浄装置に適用することが好ましい。該湿式ミル４Ａは、横置き円筒形のケーシングと、該ケーシング内に収容された複数の粉砕用ボールと、該ケーシングの一端側に設けられた被処理水入口と、他端側に設けられた処理水出口と、を備えている。また、湿式ミル４Ａの入口側の配管には、洗浄水である水２５を供給する水供給手段（バルブ１５を含む）と、界面活性剤供給手段と、硫酸供給手段と、が設けられている。また、出口側配管にはｐＨ計１８が設けられている。
【００３５】
本実施例３では、第１固液分離装置にて分離した焼却灰に、バルブ１５を介して水２５を供給するとともに界面活性剤タンク７から界面活性剤を供給し、被処理水入口から前記湿式ミル４Ａ内に供給する。さらに、前記ｐＨ計１８により計測されたｐＨ値に基づいて、処理水がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を越えて１１以下となるように硫酸タンク６から硫酸を供給する。
そして、湿式ミル４を回転させて粉砕用ボールにより焼却灰を粉砕しながら洗浄する。洗浄後は、処理水出口から排出し、固液分離装置５にて処理灰２７と排水２８に分離する。
排水２８は、第１実施例と同様に、電導度計１９に基づいて可能な限り循環利用することが好ましい。
【００３６】
本実施例３によれば、水洗時に湿式ミル等により焼却灰を破砕することにより、灰の表面積が増加し、塩素分の抽出を促進することができる。このとき、破砕のみでは細かい粒子が水中で再凝集してしまう惧れがあるが、本実施例では界面活性剤を供給しているため、灰の粒子を分散させることができ再凝集を防止することができる。また、内部の粉砕用ボール同士の摩擦が緩和されるため湿式ミルの装置動力を低減することが可能である。
【実施例４】
【００３７】
図４を参照して、本実施例４に係る水洗処理システムの具体的構成につき説明する。本実施例４の処理システムは、洗浄装置からの排水を有効利用する構成を備えたシステムであり、上記した実施例１及び実施例２に適用することができる。
ここでは一例として、実施例２の構成に加えて、第２固液分離装置５にて分離された排水２８中の不純物が所定濃度を超えた場合に、これを排水タンク８に一旦貯留し、第１洗浄装置２に供給する構成としている。
第２洗浄装置４では、洗浄水を排出する際に基準となる不純物濃度が前段側よりも低く設定されているため、系外へ排出される排水２６は第１洗浄装置２にて十分使用できるものである。従って、第２洗浄装置４にて使用不可となった排水２６を第１洗浄装置２にて使用することにより、より一層排水発生量を低減することが可能となる。
【実施例５】
【００３８】
図５を参照して、本実施例５に係る水洗処理システムの具体的構成につき説明する。本実施例５の処理システムは、処理灰の塩素含有量を確実に基準値以下まで低減する構成を備えたシステムであり、上記した実施例１、実施例２及び実施例４に適用することができる。
ここでは一例として、実施例２の構成に加えて、該システムの出口側、即ち第２固液分離装置５の処理灰出口にＣｌ分析装置３２を設けた構成としている。Ｃｌ分析装置３２としては、蛍光Ｘ線分析計、ＬＩＢＳ（分光分析計）等が好適に用いられる。
これは、処理灰２７の塩素濃度を測定し、予め設定された基準の塩素濃度以上である場合には洗浄処理が不足しているものとし、該処理灰２７を第１洗浄装置２に返送するようになっている。このとき、処理灰２７の基準塩素濃度以上であっても、それ程塩素濃度が高くない場合には、第２洗浄装置４に返送するようにしてもよい。
本実施例によれば、処理灰２７の塩素濃度を管理することにより、高品質の再資源化原料を提供することができる。また、従来は対応が困難であった高濃度塩素含有焼却灰についても対応が可能となる。
【００３９】
また、システム入口側に、焼却灰２０の塩素濃度を測定するＣｌ分析装置３１を設けるようにしてもよい。
Ｃｌ分析装置３１により焼却灰２０の塩素濃度を測定し、該測定された塩素濃度に基づいて第１洗浄装置２及び／又は第２洗浄装置４での滞留時間或いは水洗回数の調整、または界面活性剤の供給、ｐＨ調整の有無を決定する。このように、供給される焼却灰２０の成分により洗浄度合い、洗浄方法を調整することにより、適正な運転管理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１に係る処理システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施例２に係る処理システムの全体構成図である。
【図３】本発明の実施例３に係る洗浄装置の構成図である。
【図４】本発明の実施例４に係る処理システムの全体構成図である。
【図５】本発明の実施例５に係る処理システムの全体構成図である。
【図６】焼却灰のゼータ電位とｐＨの関係を示すグラフである。
【図７】水洗試験での洗浄条件に対する残存成分を示す表である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 比重差分離装置
２ 第１洗浄装置
３ 第１固液分離装置
４ 第２洗浄装置
５ 第２固液分離装置
６ 硫酸タンク
７ 界面活性剤タンク
８ 排水タンク
１３、１８ ｐＨ計
１４、１９ 電導度計
３１、３２ Ｃｌ分析装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉から排出された焼却灰を水洗処理して塩素を除去する技術に関し、特に、水洗時にｐＨ調整を行うことにより効率的に塩素を除去し、再資源化原料に適した処理灰を得ることを可能とした焼却灰の水洗処理方法及びシステムに関する。
【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、焼却炉から排出される焼却灰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、これらの灰をセメント原料、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。しかし、焼却灰を再資源化するに際して、焼却灰中には金属片等の異物が含有されているためこれを除去する必要がある。また、焼却灰には塩素が含まれているため、灰の用途に応じて、塩素濃度を基準値以下まで低減する必要がある。
【０００３】
一般的な焼却灰の処理方法としては、金属片等の異物を除去した後、焼却灰を水洗することにより塩素を低減する方法が用いられている。しかしながら、大部分の塩素は水洗で除去可能であるが、高品質の再資源化原料として付加価値を与えるためには、単に水洗するのみでは塩素低減は不十分であった。そこで、水洗にて洗浄水のｐＨを酸性若しくは６〜１０に調整したり、粉砕したり、或いは洗浄回数を複数回に増加することにより対応している。
【０００４】
例えば、特許文献１（特許第３３６８３７２号公報）には、焼却灰を粉砕した後、複数回洗浄を行うようにした焼却灰のセメント原料化方法が開示されている。このとき、洗浄時の液ｐＨが６〜１０、好適にはｐＨ８〜１０となるようにし、これにより焼却灰の重金属の溶出を抑制しつつ塩素を溶解除去するようにしている。さらに、この方法では、複数回洗浄を行ううち第二次以降の洗浄で得られる分離水を第一次洗浄における洗浄水として循環利用し、排水発生量を低減するようにしている。
また、特許文献２（特許第３３９１３７１号公報）には、焼却灰中の塩素分を水洗または酸洗すると同時に、比重選別により比重の大きな金属類成分を除去するようにした焼却灰の塩素および金属類等の除去方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３３６８３７２号公報
【特許文献２】特許第３３９１３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、焼却灰の塩素を除去する際には水洗処理が一般に広く利用されているが、焼却灰の粒子は水中で凝集する傾向がある。特許文献１に記載されるように、粉砕により粒子を小さくしても、粉砕された焼却灰が水中で凝集してしまうと表面積は増加しないため、塩素の除去効率は向上しない。また、複数回洗浄しても焼却灰が凝集してしまうため、水洗処理の効果には限界があった。
通常、焼却灰のｐＨは１２程度である。特許文献１に記載されるようにｐＨを酸性や６〜１０にすると重金属の溶出は抑制できるが、灰の凝集に関しては効果がなく、かえって凝集しやすくなると考えられる。また、ｐＨ１２程度の焼却灰の洗浄水を酸性やｐＨ６〜１０にすることは、酸の消費量が増加し、コストが高くなるという問題もあった。さらにまた、塩素濃度が高い灰に関しては処理することが困難であった。
【０００７】
また、特許文献２に記載されるように、比重選別にて水洗または酸洗する方法では、比重選別にて大量の水を必要とするため酸の添加量が増大し、ランニングコストが嵩むとともに排水発生量が増大してしまうという問題があった。さらに、ｐＨ調整用に酸を多量に用いると灰中の塩素と反応し、スケールを発生して配管等に付着し、閉塞を引き起こす惧れがあった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、焼却灰の水洗時における凝集を抑制し、効率よく塩素を除去することができるとともに、酸供給過多によるスケールの発生を防止することができる焼却灰の水洗処理方法及びシステム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、方法の発明として、
焼却灰を水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰が投入された洗浄水に弱アルカリ性の界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整することを特徴とする。
また、焼却灰を複数回水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰を第１水洗処理工程にて水洗処理して固液分離した後、該固液分離により分離された焼却灰を第２水洗処理工程にて水洗処理して固液分離するようにし、
少なくとも前記第２水洗処理工程にて、前記焼却灰が投入された洗浄水に界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整することを特徴とする。
【０００９】
本発明はアルカリ条件下で焼却灰を水洗する方法であって、焼却灰水洗時における洗浄水のｐＨが、ｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下となるように調整することにより、水洗時に焼却灰が凝集しにくくなり、塩素の除去効率を向上させることが可能である。また、洗浄水ｐＨを、焼却灰のｐＨに近い上記範囲内に調整するようにしているため、従来の酸洗に比べて酸の消費量を低減することができ、ランニングコストを抑えることが可能である。
さらに本発明では、ｐＨ調整前に所定量の界面活性剤を供給しており、該界面活性剤の分散作用により、より一層焼却灰の凝集が抑制され、該界面活性剤の供給とｐＨ調整を併用することによって塩素除去効率の大幅な向上が図れる。
尚、本発明では、第１水洗処理工程、第２水洗処理工程の夫々にて、同一の水洗処理を複数段階行う構成としてもよい。
【００１０】
また、前記界面活性剤が、弱アルカリ性の界面活性剤であることが好ましい。一般に灰は水に溶かすと強いアルカリ性を示すため、これに弱アルカリ性の界面活性剤を供給することにより洗浄水がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となりやすく、従ってｐＨ調整用の酸の使用量を低減することができ、スケールの生成を抑制することが可能である。
【００１１】
また、前記界面活性剤が、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることを特徴とする。カチオン系界面活性剤は、親水基部分が陽イオンに電離する。そのため、陰イオンであるＣｌイオンが灰の近傍に集まりやすくなり、塩素の洗浄水への移動、抽出が悪くなるものと考えられる。従って、本発明のごとくカチオン系界面活性剤以外の界面活性剤を用いることによりＣｌイオンが灰から分離しやすくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。
【００１２】
また、システムの発明として、焼却灰を水洗処理して塩素を除去する洗浄手段と、該水洗した焼却灰を固液分離する固液分離手段とからなる水洗処理設備が直列に複数設けられた焼却灰の水洗処理システムにおいて、
前記水洗処理設備は、前記焼却灰を粗洗浄する第１水洗処理設備と、該第１水洗処理設備の固液分離手段から得られた焼却灰が供給され、水洗後の焼却灰の塩素含有量が基準値よりも低くなるように洗浄する第２水洗処理設備とを備えており、
少なくとも前記第２水洗処理設備は、前記洗浄手段が、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、酸を供給する酸供給手段と、洗浄手段内洗浄水のｐＨ値を測定するｐＨ計とを有し、前記界面活性剤が供給された洗浄水のｐＨ値を前記ｐＨ計により測定し、該ｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸供給手段にて酸供給量を調整することを特徴とする。
尚、本発明では、前記第１水洗処理設備、前記第２水洗処理設備は、夫々又は何れかが複数設置される構成としてもよい。
【００１３】
また、前記界面活性剤が、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることを特徴とする。さらに、前記界面活性剤が、弱アルカリ性の界面活性剤であることを特徴とする。
さらにまた、前記水洗処理設備のうち少なくとも前記第２水洗処理設備では、前記洗浄手段が焼却灰の破砕手段を備えており、前記焼却灰を破砕しながら洗浄する構成であることを特徴とする。
本発明では、水洗時に湿式ミル等により焼却灰を破砕することにより、灰の表面積が増加し、塩素分の抽出を促進することができる。このとき、破砕のみでは細かい粒子が水中で再凝集してしまう惧れがあるが、本発明では界面活性剤を供給しているため、灰の粒子を分散させることができ再凝集を防止することができる。また、洗浄手段に湿式ミルを用いた場合、内部の粉砕用ボール同士の摩擦が緩和されるため装置動力を低減することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、洗浄水をｐＨ調整してｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下とすることにより、水洗時に焼却灰を凝集しにくくすることができ、塩素除去効率を向上させることが可能である。また、従来の水洗時におけるｐＨ調整よりもｐＨ値を高く設定しているため、酸添加量を低減することができランニングコストを低減可能である。
さらに、本発明では界面活性剤の供給とｐＨ調整を併用することにより、より一層焼却灰の凝集を抑えることが可能となり、塩素除去効率の大幅な向上が図れる。さらにまた、弱アルカリ性の界面活性剤を用いることにより、ｐＨ調整用の酸の使用量を低減することができ、スケールの生成を抑制することが可能である。
【００１５】
また、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤を用いることによりＣｌイオンが灰から分離しやすくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。
さらにまた、焼却灰を破砕しながら界面活性剤存在下で水洗することにより、灰の表面積が増加し、破砕された粒子同士を再凝集させることなく塩素分の抽出を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
図１は本発明の実施例１に係る処理システムの全体構成図、図２は本発明の実施例２に係る処理システムの全体構成図、図３は本発明の実施例３に係る洗浄装置の構成図、図４は本発明の実施例４に係る処理システムの全体構成図、図５は本発明の実施例５に係る処理システムの全体構成図、図６は焼却灰のゼータ電位とｐＨの関係を示すグラフ、図７は水洗試験での洗浄条件に対する残存成分を示す表である。
【００１７】
本実施形態に係る焼却灰水洗処理システムの主要構成は、焼却炉から排出された焼却灰を洗浄水により水洗して塩素を除去する洗浄装置と、該洗浄装置からの焼却灰含有水を固液分離する固液分離装置とからなる水洗処理設備を備えるとともに、該水洗処理設備の洗浄装置が、洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、界面活性剤が供給された洗浄水のｐＨ値をｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下に調整する酸供給手段と、を備えた構成となっている。
【００１８】
また、前記水洗処理設備を複数設け、焼却灰を粗洗浄する第１水洗処理設備と、該第１水洗処理設備の固液分離手段から得られた焼却灰が供給され、水洗後の焼却灰の塩素含有量が基準値よりも低くなるように洗浄する第２水洗処理設備とを備えるようにし、少なくとも前記第２水洗処理設備の洗浄装置が、前記洗浄水供給手段と、界面活性剤供給手段と、酸供給手段とを備える構成とする。
尚、前記第１水洗処理設備と第２水洗処理設備は、夫々又は何れか一方が複数設置されてもよく、夫々の設置数は限定されない。また、第２水洗処理設備の後段側に、固液分離後の焼却灰を水洗し、灰の周囲に付着した塩素含有水を洗い流す後洗浄手段として、第３水洗処理設備を設置してもよい。
【００１９】
上記した構成を有することにより、水洗時に焼却灰粒子の凝集を抑制し、該粒子と洗浄水との接触面積を大きくすることができるため、塩素除去効率を向上させることが可能となる。
一般に、粒子の凝集は、粒子表面の電荷であるゼータ電位の影響を受ける。焼却灰においては、粒子表面はプラスかマイナスのどちらか一方に帯電しているため、ゼータ電位の絶対値を大きくすることにより粒子同士が反撥しやすくなり、凝集しにくくなるものと考えられる。焼却灰において、このゼータ電位はｐＨに依存しており、ｐＨを適正に調整することによりゼータ電位の絶対値を高くし、凝集を最小限に抑えることが可能となる。
【００２０】
図６は、焼却灰のゼータ電位とｐＨの関係を示すグラフである。同グラフには、灰１と灰２の異なる焼却灰にて、洗浄水のｐＨと、そのときのゼータ電位とを夫々測定した結果が示してある。このときの測定条件は、固液比＝１／２０、水温２０℃である。
グラフからも明らかなように、何れの焼却灰においてもほぼ同様の曲線が得られる。このグラフによれば、ｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下のとき、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下のときにゼータ電位の絶対値が大きくなることがわかる。このとき、焼却灰のｐＨとほぼ同程度のｐＨ１２以上にｐＨ調整することは、アルカリ剤を添加してアルカリ性を強くすることとなり、再利用する際に取り扱いが困難となるため上限値をｐＨ１２とする。また、ｐＨ１０以下は、酸の添加量が増大してランニングコストが嵩むため、下限値をｐＨ１０を超えた値とする。
【００２１】
従って本実施形態によれば、焼却灰水洗時の洗浄水のｐＨを、焼却灰のゼータ電位の絶対値が大きくなるｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下に調整することにより、水洗時に焼却灰が凝集しにくくなり、塩素の除去効率を向上させることが可能である。さらに本実施形態では、凝集を防止する手段として界面活性剤を併用することにより、確実に焼却灰の凝集を防止し、効率的に塩素を除去することが可能となる。
また、洗浄水ｐＨを、焼却灰のｐＨに近い上記範囲内に調整するようにしているため、酸の消費量を低減することができ、ランニングコストを抑えることが可能である。
【実施例１】
【００２２】
図１を参照して、本実施例１の焼却灰水洗処理システムの具体的構成につき説明する。
本実施例１のシステムは、焼却炉から排出された焼却灰２０が投入される比重差分離装置１と、該比重差分離装置１にて金属片等の異物が除去された焼却灰が、粉砕されずに供給される水洗処理設備と、を備える。
前記比重差分離装置１は、分離液を介して、比重の大きい金属片や大径焼却灰等の異物と、比重の小さい焼却灰とを分離する周知の装置である。
前記水洗処理設備は、洗浄装置と固液分離装置の組み合わせからなり、この水洗処理設備が複数直列に配設された構成を有する。本実施例では一例として、第１水洗処理設備（第１洗浄装置２、第１固液分離装置３）と第２水洗処理設備（第２洗浄装置４、第２固液分離装置５）が直列に配設された構成を有し、前記第１洗浄装置２では焼却灰を粗洗浄することにより塩素濃度を大幅に低下させ、前記第２洗浄装置４では焼却灰を仕上げ洗浄することにより塩素濃度を基準値以下となるまで洗浄するようになっている。前記洗浄装置には、例えば洗浄水が貯留され、供給された焼却灰を該洗浄水により水洗する洗浄槽が好適に用いられるが、洗浄水により焼却灰を水洗する装置であれば何れの構成であってもよい。
【００２３】
前記第１洗浄装置２は、洗浄水である水２１の供給手段を備えている。水２１はバルブ１０によりその供給量が調整される。該第１洗浄装置２内には、比重差分離装置１にて異物が除去された焼却灰が粉砕されることなく供給され、水２１にて焼却灰を水洗した後第１固液分離装置３に供給され、該第１固液分離装置３にて焼却灰２３と排水２４とに固液分離される。
前記第２洗浄装置４は、洗浄水である水２５の供給手段を備えており、水２５はバルブ１５によりその供給量が調整される。さらに、該第２洗浄装置４は、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段として界面活性剤タンク７と、硫酸を供給する硫酸供給手段として硫酸タンク６及びバルブ１６と、焼却灰が供給された洗浄水のｐＨ値を測定するｐＨ計１６とを備えている。尚、本実施例ではｐＨ調整に用いる酸として硫酸を例に挙げて示したが、これに限定されるものではなく他の酸であってもよい。また、前記ｐＨ計１６は、第２洗浄装置４内に設置されてもよいし、該第２洗浄装置４の出口側配管に設置されてもよい。
【００２４】
前記第２洗浄装置４には、前記第１固液分離装置３にて分離された焼却灰２３が供給され、これに水２５が供給されるとともに、界面活性剤タンク７から所定量の界面活性剤が供給され、さらに硫酸タンク６から硫酸が供給される。このとき、装置内洗浄水のｐＨをｐＨ計１８により逐次監視し、洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下となるように硫酸タンク６からの硫酸供給量をバルブ１６により制御し、ｐＨ調整を行う。
【００２５】
本実施例において、前記界面活性剤は弱アルカリ性の界面活性剤であることが好ましい。一般に灰は水に溶かすと強いアルカリ性を示すため、ここに弱アルカリ性の界面活性剤を供給することにより、洗浄水が上記ｐＨ調整範囲内となりやすく、従ってｐＨ調整用の酸の使用量を低減することができ、スケールの生成を抑制することが可能となる。
また、本実施例では、前記界面活性剤がカチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることが好ましい。カチオン系界面活性剤は、親水基部分が陽イオンに電離するため、陰イオンであるＣｌイオンが灰の近傍に集まりやすくなり、塩素の洗浄水への移動、抽出が悪くなるものと考えられる。従って、本実施例のごとくカチオン系界面活性剤以外の界面活性剤を用いることによりＣｌイオンが灰から分離しやすくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、或いはこれらの組み合わせからなる界面活性剤が挙げられる。
【００２６】
そして、焼却灰は第２洗浄装置４にて水洗された後、第２固液分離装置５に供給され、該第２固液分離装置５にて処理灰２７と排水２８とに固液分離される。
本実施例によれば、焼却灰水洗時の洗浄水に界面活性剤を供給するとともに、洗浄水ｐＨを上記したｐＨ値に調整することにより、水洗時に焼却灰が凝集しにくくなり、効率的に塩素を除去することが可能となる。
また、洗浄水ｐＨを、焼却灰のｐＨに近い上記範囲内に調整するようにしているため、酸の消費量を低減することができ、ランニングコストを抑えることが可能である。さらに本実施例１では、粗洗浄を行う第１洗浄装置２においては界面活性剤の供給、ｐＨ調整を行わず、仕上げ洗浄を行う第２洗浄装置４でのみ界面活性剤の供給、ｐＨ調整を行う構成としているため、酸及び界面活性剤の消費量を大幅に削減し、ランニングコストをより一層低減することが可能となる。尚、第１洗浄装置２は粗洗浄を行う装置であるため、界面活性剤の供給、ｐＨ調整を行わなくても一定の塩素除去率を得られるものである。
【００２７】
ここで、本実施例における塩素除去効率を評価するために、実際に焼却炉から得られた焼却灰を用いて水洗試験を行い、処理灰の成分を測定した。図７は水洗試験での洗浄条件に対する残存成分を示す表である。
試験に用いる焼却灰には、都市ごみを焼却処理して得られた灰を用いた。図７に示すように、水洗処理を行う前の原灰の塩素含有量は、０．７７１７重量％である。
表中、比較例１はｐＨ１０に調整した洗浄水で焼却灰を洗浄した場合、比較例２はｐＨ３に調整した洗浄水で焼却灰を酸洗した場合、比較例３は界面活性剤を投入しｐＨ調整していない洗浄水で焼却灰を洗浄した場合における夫々の処理灰の成分を示している。
表中、実施例１は、界面活性剤の供給とｐＨ調整（ｐＨ１０）を併せて行い水洗した場合における処理灰の成分を示している。
尚、実施例１及び比較例３にて使用した界面活性剤の種類は、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムとアルキルエーテル硫酸エステルナトリウムの混合物（何れもアニオン系界面活性剤）であり、添加量は焼却灰の重量に対して０．２重量％とした。
【００２８】
比較例１では、水洗後の塩素含有量が０．１５８７重量％となっており、塩素除去効率は高いと考えられるが、酸添加のみでｐＨ１０まで調整するようにしているため、酸添加量が多くなりスケールが発生する惧れがある。
同様に、比較例２ではｐＨ３まで酸添加によりｐＨ調整しているため、多量の酸を添加する必要があり、スケールが発生しやすくランニングコストも高くなる。また、水洗後の塩素含有量が０．３６５８重量％となっており、塩素除去効率も低い。
比較例３では、水洗後の塩素含有量が０．１９８４重量％となっており、塩素除去効率は比較的高い値を示しているが、ｐＨ調整をしていないため塩素含有量をこれ以下に低減することはできない。
【００２９】
これらの比較例に対して、本実施例は水洗後の塩素含有量が０．１５４４重量％と最も低くなり、極めて高い塩素除去効率が得られることがわかる。さらに、弱アルカリ性の界面活性剤を供給しているためｐＨ１０に調整する際に酸添加量が少なくてすみ、スケールの発生を防止することが可能となる。
従って上記試験結果より、本実施例の構成を備えることで焼却灰中の塩素を高効率で除去可能であるとともに、スケールの発生を防止できることが明らかとなった。
【００３０】
また、本実施例１では、排水発生量を低減するために以下の構成を備えることが好ましい。
第１固液分離装置３にて分離された排水２４を系外へ排出する排出ラインと、該排水２４を第１洗浄装置２に返送する循環ラインとを備え、排出ライン上にはバルブ１２が設置されている。また、排水２４の電導度を測定する電導度計１４を備え、該電導度計１４の測定値に基づいてバルブ１２を制御し、洗浄装置２への循環量を制御する。即ち、水洗初期は排水２４を循環して洗浄に用い、排水２４中の不純物濃度、好適には塩素濃度が所定濃度以上となったらバルブ１２を開放して系外へ排水２２を排出するようにしている。例えば、排水２４中の塩分濃度が４０００ｍｇ／Ｌ以上となったら系外へ排出する。
排水２４を系外に排出したときは、水２１のバルブ１０を制御して、新たに水２１を補給する。
【００３１】
同様に、第２水洗処理設備においても、第２固液分離装置５にて分離された排水２８を系外へ排出する排出ラインと、該排水２８を第２洗浄装置４に返送する循環ラインとを備え、排出ライン上にはバルブ１７が設置されている。また、排水２８の電導度を測定する電導度計１９を備えており、該電導度計１９の測定値に基づいてバルブ１７を制御し、洗浄装置４への循環量を制御するようになっている。即ち、水洗初期は排水２８を循環して洗浄に用い、排水２８中の不純物濃度が高くなったら系外へ排水２６を排出する。例えば、排水２４中の塩分濃度が４００ｍｇ／Ｌ以上となったら排出する。
排水２８を系外に排出したときは、水２５のバルブ１５を制御して、新たに水２５を補給する。
このように、直列に複数段配置された水洗処理設備にて、個々に排水を循環使用する構成とすることにより、排水発生量を低減することが可能である。
【実施例２】
【００３２】
図２を参照して、本実施例２に係る水洗処理システムの具体的構成につき説明する。尚、以下の実施例２及び実施例５において、上記した実施例１と同様の構成については、その詳細な説明を省略する。
本実施例２の処理システムは実施例１の構成に加えて、第１洗浄装置２が、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、硫酸を供給する硫酸供給手段と、焼却灰が供給された洗浄水のｐＨ値を測定するｐＨ計１３とを備えた構成としている。これらの具体的な構成は、実施例１に記載した第２洗浄装置２が具備する手段と同様である。
【００３３】
前記第１洗浄装置２には、比重差分離装置１にて異物が除去された焼却灰が粉砕されることなく供給され、これに水２１が供給されるとともに、界面活性剤タンク７から所定量の界面活性剤が供給され、さらに硫酸タンク６から硫酸が供給される。このとき、装置内洗浄水のｐＨをｐＨ計１３により逐次監視し、洗浄水のｐＨ値が、ｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を超えてｐＨ１１以下となるように硫酸タンク６からの硫酸供給量をバルブ１１により制御し、ｐＨ調整を行う。
本実施例２によれば、第１水洗処理設備においても界面活性剤の供給とｐＨ調整を行うようにしているため、該第１水洗処理設備の粗洗浄にて塩素含有量を大幅に低減することが可能となり、第２水洗処理設備の排水の汚れを抑えることができるため、該排水を好適に循環利用でき排水発生量を低減可能である。
【実施例３】
【００３４】
本実施例３として、上記した実施例１及び実施例２、さらに後述する実施例３及び実施例４に適用できる洗浄装置の構成を図３に示す。
この洗浄装置は横置型の湿式ミル４Ａであり、第２洗浄装置に適用することが好ましい。該湿式ミル４Ａは、横置き円筒形のケーシングと、該ケーシング内に収容された複数の粉砕用ボールと、該ケーシングの一端側に設けられた被処理水入口と、他端側に設けられた処理水出口と、を備えている。また、湿式ミル４Ａの入口側の配管には、洗浄水である水２５を供給する水供給手段（バルブ１５を含む）と、界面活性剤供給手段と、硫酸供給手段と、が設けられている。また、出口側配管にはｐＨ計１８が設けられている。
【００３５】
本実施例３では、第１固液分離装置にて分離した焼却灰に、バルブ１５を介して水２５を供給するとともに界面活性剤タンク７から界面活性剤を供給し、被処理水入口から前記湿式ミル４Ａ内に供給する。さらに、前記ｐＨ計１８により計測されたｐＨ値に基づいて、処理水がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下、好適にはｐＨ１０を越えて１１以下となるように硫酸タンク６から硫酸を供給する。
そして、湿式ミル４を回転させて粉砕用ボールにより焼却灰を粉砕しながら洗浄する。洗浄後は、処理水出口から排出し、固液分離装置５にて処理灰２７と排水２８に分離する。
排水２８は、第１実施例と同様に、電導度計１９に基づいて可能な限り循環利用することが好ましい。
【００３６】
本実施例３によれば、水洗時に湿式ミル等により焼却灰を破砕することにより、灰の表面積が増加し、塩素分の抽出を促進することができる。このとき、破砕のみでは細かい粒子が水中で再凝集してしまう惧れがあるが、本実施例では界面活性剤を供給しているため、灰の粒子を分散させることができ再凝集を防止することができる。また、内部の粉砕用ボール同士の摩擦が緩和されるため湿式ミルの装置動力を低減することが可能である。
【実施例４】
【００３７】
図４を参照して、本実施例４に係る水洗処理システムの具体的構成につき説明する。本実施例４の処理システムは、洗浄装置からの排水を有効利用する構成を備えたシステムであり、上記した実施例１及び実施例２に適用することができる。
ここでは一例として、実施例２の構成に加えて、第２固液分離装置５にて分離された排水２８中の不純物が所定濃度を超えた場合に、これを排水タンク８に一旦貯留し、第１洗浄装置２に供給する構成としている。
第２洗浄装置４では、洗浄水を排出する際に基準となる不純物濃度が前段側よりも低く設定されているため、系外へ排出される排水２６は第１洗浄装置２にて十分使用できるものである。従って、第２洗浄装置４にて使用不可となった排水２６を第１洗浄装置２にて使用することにより、より一層排水発生量を低減することが可能となる。
【実施例５】
【００３８】
図５を参照して、本実施例５に係る水洗処理システムの具体的構成につき説明する。本実施例５の処理システムは、処理灰の塩素含有量を確実に基準値以下まで低減する構成を備えたシステムであり、上記した実施例１、実施例２及び実施例４に適用することができる。
ここでは一例として、実施例２の構成に加えて、該システムの出口側、即ち第２固液分離装置５の処理灰出口にＣｌ分析装置３２を設けた構成としている。Ｃｌ分析装置３２としては、蛍光Ｘ線分析計、ＬＩＢＳ（分光分析計）等が好適に用いられる。
これは、処理灰２７の塩素濃度を測定し、予め設定された基準の塩素濃度以上である場合には洗浄処理が不足しているものとし、該処理灰２７を第１洗浄装置２に返送するようになっている。このとき、処理灰２７の基準塩素濃度以上であっても、それ程塩素濃度が高くない場合には、第２洗浄装置４に返送するようにしてもよい。
本実施例によれば、処理灰２７の塩素濃度を管理することにより、高品質の再資源化原料を提供することができる。また、従来は対応が困難であった高濃度塩素含有焼却灰についても対応が可能となる。
【００３９】
また、システム入口側に、焼却灰２０の塩素濃度を測定するＣｌ分析装置３１を設けるようにしてもよい。
Ｃｌ分析装置３１により焼却灰２０の塩素濃度を測定し、該測定された塩素濃度に基づいて第１洗浄装置２及び／又は第２洗浄装置４での滞留時間或いは水洗回数の調整、または界面活性剤の供給、ｐＨ調整の有無を決定する。このように、供給される焼却灰２０の成分により洗浄度合い、洗浄方法を調整することにより、適正な運転管理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１に係る処理システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施例２に係る処理システムの全体構成図である。
【図３】本発明の実施例３に係る洗浄装置の構成図である。
【図４】本発明の実施例４に係る処理システムの全体構成図である。
【図５】本発明の実施例５に係る処理システムの全体構成図である。
【図６】焼却灰のゼータ電位とｐＨの関係を示すグラフである。
【図７】水洗試験での洗浄条件に対する残存成分を示す表である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 比重差分離装置
２ 第１洗浄装置
３ 第１固液分離装置
４ 第２洗浄装置
５ 第２固液分離装置
６ 硫酸タンク
７ 界面活性剤タンク
８ 排水タンク
１３、１８ ｐＨ計
１４、１９ 電導度計
３１、３２ Ｃｌ分析装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰を水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰が投入された洗浄水に弱アルカリ性の界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整することを特徴とする焼却灰の水洗処理方法。
【請求項２】
焼却灰を複数回水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰を第１水洗処理工程にて水洗処理して固液分離した後、該固液分離により分離された焼却灰を第２水洗処理工程にて水洗処理して固液分離するようにし、
少なくとも前記第２水洗処理工程にて、前記焼却灰が投入された洗浄水に界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整することを特徴とする焼却灰の水洗処理方法。
【請求項３】
前記界面活性剤が、弱アルカリ性の界面活性剤であることを特徴とする請求項２記載の焼却灰の水洗処理方法。
【請求項４】
前記界面活性剤が、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることを特徴とする請求項１若しくは２記載の焼却灰の水洗処理方法。
【請求項５】
焼却灰を水洗処理して塩素を除去する洗浄手段と、該水洗した焼却灰を固液分離する固液分離手段とからなる水洗処理設備が直列に複数設けられた焼却灰の水洗処理システムにおいて、
前記水洗処理設備は、前記焼却灰を粗洗浄する第１水洗処理設備と、該第１水洗処理設備の固液分離手段から得られた焼却灰が供給され、水洗後の焼却灰の塩素含有量が基準値よりも低くなるように洗浄する第２水洗処理設備とを備えており、
少なくとも前記第２水洗処理設備は、前記洗浄手段が、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、酸を供給する酸供給手段と、洗浄手段内洗浄水のｐＨ値を測定するｐＨ計とを有し、前記界面活性剤が供給された洗浄水のｐＨ値を前記ｐＨ計により測定し、該ｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸供給手段にて酸供給量を調整することを特徴とする焼却灰の水洗処理システム。
【請求項６】
前記界面活性剤が、弱アルカリ性の界面活性剤であることを特徴とする請求項５記載の焼却灰の水洗処理システム。
【請求項７】
前記界面活性剤が、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることを特徴とする請求項５記載の焼却灰の水洗処理システム。
【請求項８】
前記水洗処理設備のうち少なくとも前記第２水洗処理設備では、前記洗浄手段が焼却灰の破砕手段を備えており、前記焼却灰を破砕しながら洗浄する構成であることを特徴とする請求項５記載の焼却灰の水洗処理システム。
【請求項１】
焼却灰を水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰が投入された洗浄水に弱アルカリ性の界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整することを特徴とする焼却灰の水洗処理方法。
【請求項２】
焼却灰を複数回水洗処理して塩素を除去する焼却灰の水洗処理方法において、
前記焼却灰を第１水洗処理工程にて水洗処理して固液分離した後、該固液分離により分離された焼却灰を第２水洗処理工程にて水洗処理して固液分離するようにし、
少なくとも前記第２水洗処理工程にて、前記焼却灰が投入された洗浄水に界面活性剤を供給した後、該洗浄水のｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸を供給してｐＨ調整することを特徴とする焼却灰の水洗処理方法。
【請求項３】
前記界面活性剤が、弱アルカリ性の界面活性剤であることを特徴とする請求項２記載の焼却灰の水洗処理方法。
【請求項４】
前記界面活性剤が、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることを特徴とする請求項１若しくは２記載の焼却灰の水洗処理方法。
【請求項５】
焼却灰を水洗処理して塩素を除去する洗浄手段と、該水洗した焼却灰を固液分離する固液分離手段とからなる水洗処理設備が直列に複数設けられた焼却灰の水洗処理システムにおいて、
前記水洗処理設備は、前記焼却灰を粗洗浄する第１水洗処理設備と、該第１水洗処理設備の固液分離手段から得られた焼却灰が供給され、水洗後の焼却灰の塩素含有量が基準値よりも低くなるように洗浄する第２水洗処理設備とを備えており、
少なくとも前記第２水洗処理設備は、前記洗浄手段が、界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、酸を供給する酸供給手段と、洗浄手段内洗浄水のｐＨ値を測定するｐＨ計とを有し、前記界面活性剤が供給された洗浄水のｐＨ値を前記ｐＨ計により測定し、該ｐＨ値がｐＨ１０を超えてｐＨ１２以下となるように酸供給手段にて酸供給量を調整することを特徴とする焼却灰の水洗処理システム。
【請求項６】
前記界面活性剤が、弱アルカリ性の界面活性剤であることを特徴とする請求項５記載の焼却灰の水洗処理システム。
【請求項７】
前記界面活性剤が、カチオン系界面活性剤以外の界面活性剤であることを特徴とする請求項５記載の焼却灰の水洗処理システム。
【請求項８】
前記水洗処理設備のうち少なくとも前記第２水洗処理設備では、前記洗浄手段が焼却灰の破砕手段を備えており、前記焼却灰を破砕しながら洗浄する構成であることを特徴とする請求項５記載の焼却灰の水洗処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−９０１７２（Ｐ２００９−９０１７２Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６１１８３（Ｐ２００７−２６１１８３）
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（５０１３７０３７０）三菱重工環境エンジニアリング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
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