(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式灰冷却装置の水槽から払い出された焼却灰を、灰払い出し手段を有する処理槽に投入し、処理槽内に落下して前記払い出し手段により処理槽から強制的に払い出される焼却灰に対して、有害物質処理材を噴射または滴下して混合することを特徴とする廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項２】
前記有害物質処理材が、粉体、液体、もしくはスラリー状である請求項１記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項３】
前記有害物質処理材が、可溶性の珪酸塩、可溶性の燐酸塩、およびジチオカルボキシル基を含む可溶性の有機物の内から選択される少なくとも１種を含む液体である請求項２記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項４】
前記可溶性の珪酸塩が、珪酸ナトリウムもしくは珪酸カリウムである請求項３記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項５】
前記有害物質処理材が、珪酸、珪酸塩、および燐酸塩の内から選択される少なくとも１種を含む粉体である請求項２記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項６】
前記焼却灰が、鉛、カドミウム、水銀、セレン、ヒソ、亜鉛、およびクロムの内から選択される少なくとも１種の有害物質を含む請求項１記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項７】
前記廃棄物焼却灰が、焼却飛灰、主灰、溶融飛灰などの都市ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、活性汚泥など有害重金属を含んだ廃棄物の焼却灰である請求項１または請求項６記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項８】
前記廃棄物焼却灰が可溶性のカルシウム塩やマグネシウム塩を含む請求項１、請求項６、または請求項７記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項９】
冷却水を収容する水槽と、該水槽内の冷却水中に焼却灰を投入する灰シューターと、前記冷却水中の焼却灰を水槽から払い出す灰払い出し手段と、前記水槽から払い出された焼却灰を受け入れる処理槽と、該処理槽から焼却灰を払い出す灰払い出し手段と、前記処理槽に投入された焼却灰に対して有害物質処理材を噴射または滴下して混合する処理材混合ノズルと、を備えた廃棄物焼却灰処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属等の有害物質を含有する廃棄物焼却灰を安定化処理する廃棄物焼却灰処理方法およびそれに用いる廃棄物焼却灰処理装置に関し、さらに詳しくは、一般に湿式灰冷却装置と呼ばれ、また、別名、灰出し装置、クリンカチヤンネル、かき寄せ式焼却灰排出装置、突き棒焼却灰排出装置、プレートバンド式焼却灰排出装置などと呼ばれる焼却灰冷却装置から排出される焼却灰中の有害物質を、前記湿式灰冷却装置の水槽内の冷却水（設備水）の濁り、冷却水中のスカムの発生など、冷却水に影響を与えることなく、安定化することが可能な、実用性に優れた廃棄物焼却灰の処理方法および処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミは、悪臭のするもので、焼却して減容化し、焼却灰を最終処分場に廃棄すれば、処理は終了すると考えられてきた。しかし、ゴミの中味の変化にともなってその処理の様相も変化してきた。焼却されるプラスチック、カラー印刷の紙類、故意にゴミの中に捨てられた乾電池は、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈｇ）、など有害な重金属を含んでいる。従って、これらを焼却すると、焼却灰の中に重金属が残存する。
【０００３】
これら重金属類は、発癌性、変異原性、臓器障害性など生体毒性を有するものがある。例えば、鉛は、カドミウム、水銀、クロムなどとともに腎臓に破壊的に作用する。鉛は、血液成分のヘム合成阻害作用や水銀とともに神経系への影響が知られている。カドミウムは、高血圧の可能性、精子形成能力の低下が指摘されている。従って、都市ゴミ焼却灰は、有害廃棄物と考えられる。日本では、１９９５年４月から、都市ゴミは、特別管理一般廃棄物として重金属の溶出量の十分な抑制が求められている。そのために、都市ゴミ焼却後の焼却灰からの重金属の溶出を抑制する目的で、焼却灰に対してセメント類、粉体薬剤、液体薬剤などによる処理、または溶融処理など様々な処理が行なわれている。
【０００４】
都市ゴミの処理装置の１つである湿式灰冷却装置は、別名、灰出し装置、クリンカチャンネルなどと呼ばれている。この装置は、例えば図２に示すように、図示しない焼却炉から発生する焼却主灰や焼却飛灰などの焼却灰ａを冷却するための冷却水ｗ（一般に設備水と呼ばれる）を収容する水槽１１と、該水槽１１内の冷却水ｗ中に焼却灰ａを投入する灰シューター１２と、チェン１３と該チェン１３に設けられたスクレーパー１４とを有し、水槽１１内で冷却された焼却灰ａを水槽１１から払い出す灰払い出しコンベア１６などの灰払い出し手段と、前記水槽１１から払い出された焼却灰ａを受け入れる灰ピット１５とを有し、焼却炉から排出された焼却主灰や焼却飛灰などの焼却灰ａを灰シューター１２から水槽１１内の冷却水ｗ中に投入し、冷却後、前記灰払い出しコンベア１６のスクレーパー１４により水槽１１内から灰ピット１５に払い出す装置である。
【０００５】
しかし、このような湿式灰冷却装置から排出された焼却灰ａについて、環境庁告示１３号法で抽出試験を行うと、有害金属の中でも鉛が、規制値以上検出される場合がある。このような場合、水槽１１中の冷却水ｗに、有害物質処理材などの薬剤を投入して安定化を行う場合がある。これは、冷却水ｗ中では、薬剤が焼却灰と均一に混合されやすいからである。つまり、焼却灰ａは、水槽１１内に投入されると水槽１１底部に沈潜するが、焼却灰ａは浮力を持つために、冷却水ｗ中で圧縮されず、焼却灰ａの粒子間の隙間に冷却水ｗ中に投入された薬剤が入って焼却灰ａと接触する。従って、水槽１１内の冷却水ｗ中に投入された薬剤が、焼却灰ａと均一に接触し反応することで、焼却灰ａ中の有害物質を安定化しうる。また、焼却炉からの焼却灰ａは、時間当たりの発生量が変動するので、灰払い出しコンベア１６により連続的に水槽１１外の灰ピット１５へ払い出される場合もあれば、２〜３分にわたって殆ど払い出されない場合もある。このように不規則に発生する焼却灰に対しても、一定濃度の薬剤を冷却水ｗ中に加えておくことで、不規則な灰の発生時問に関係なしに定常的に有害物質を安定化できる。これに対し、前記湿式灰冷却装置から払い出された後の焼却灰に薬剤を添加する場合、湿式灰冷却装置から払い出された焼却灰は圧縮された塊状となっているため、焼却灰に対して薬剤を均一に接触させて安定化させることは困難である。
【０００６】
また、このような処理法に類似の技術として、例えば特開平５−３０５２８０号には、珪酸ナトリウムを焼却灰および焼却灰を洗浄した洗浄廃液に加えて、重金属類を不溶性にすることが開示されている。しかしながら、この方法では、同時にカルシウムやマグネシウムを除去する作用があるとされている。従って、上記のような湿式灰冷却装置の冷却水ｗ中に珪酸ナトリウムを大量に投入した場合には、珪酸ナトリウムの影響で、冷却水中の多価金属塩濃度の平衡関係が崩れ、スカムと呼ばれる泡が冷却水の水面に発生したり、冷却水が濁ったりする場合があり、問題視されている。このような問題は、燐酸塩のように重金属とカルシウムを同時に除去する場合にも起こる。前記スカムの発生が好ましくない理由は、まず、水槽１１内の冷却水ｗの水面にスカムが発生し、これが灰シューター１２の中に溜まると、灰シューター１２から水槽１１内に投入される焼却灰ａの水面下への沈潜が妨害され、焼却灰ａが灰シューター１２の中に詰まるからである。また、冷却水ｗに濁りやスカムが発生すると、冷却水ｗをオーバーフローさせる必要が生じるが、オーバーフローは冷却水ｗ中の薬剤濃度の低下を招き、薬剤を新たに追加する必要が生じるので好ましくない。さらに、オーバーフロー時に放出された冷却水ｗは、再生利用の目的で、別の沈澱槽に導いて該沈澱槽内で沈澱物と水層に分けられるが、この沈澱槽に汚泥が溜まりやすくなり除去作業が必要となる。また、ポリエチレンイミンにジチオカルボキシル基の結合したポリマーやジブチルジチオカルバミン酸塩などの液体有機処理剤を用いる場合、これらの処理剤には変異原性のある二硫化炭素が原料として含まれているために、冷却水ｗや灰ピット１５から二硫化炭素ガスが発生する懸念がある。なぜならば、冷却水は、夏場には、４８℃近くの高温になり、また液体有機処理剤は、熱に不安定で分解しやすく、沸点の低い二硫化炭素が発生するからである。
【０００７】
上記のように、湿式灰冷却装置の水槽内の冷却水中に焼却灰中の有害物質を安定化するための薬剤を添加する方法は、薬剤成分と焼却灰とが均一に接触するため焼却灰中の有害物質の安定化という点では有効であるが、それに伴う冷却水への影響が問題となっている。そこで、前記のような湿式灰冷却装置における冷却水に薬剤を添加する場合と同様に安定的に焼却灰中の有害物質の安定化が可能であり、しかも湿式灰冷却装置の水槽内の冷却水が濁ったり、水槽内にスカムが発生するといった実用上の問題がない焼却灰の処理方法が望まれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような廃棄物焼却灰処理の問題点に鑑み、都市ゴミ焼却灰、産業廃棄物焼却灰などの廃棄物焼却灰中に含まれる重金属等の有害物質を安定化しうる廃棄物焼却灰処理方法および廃棄物処理装置であって、特に、湿式灰冷却装置、別名、灰出し装置、クリンカチャンネル、あるいは、かき寄せ式焼却灰排出装置、突き棒焼却灰排出装置、プレートバンド式焼却灰排出装置などと呼ばれる焼却灰処理装置から排出される焼却灰中の有害物質を、前記のような実用上の問題を伴うことなく安定化処理可能な、廃棄物焼却灰処理方法および処理装置を提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような問題を解決するために鋭意検討した結果、湿式灰冷却装置において従来と全く異なる位置で焼却灰に対して有害物質の処理材を混合する、つまり、湿式灰冷却装置において、冷却された焼却灰が該装置の水槽内から払い出された後に、この湿潤状態の焼却灰に有害物質処理材を噴射、または滴下などして混合するのが好ましいことを見い出し、本発明の廃棄物焼却灰処理方法、およびそれに用いる廃棄物焼却灰処理装置を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明に係る廃棄物焼却灰処理方法は、湿式灰冷却装置の水槽から払い出された焼却灰を、灰払い出し手段を有する処理槽に投入し、該処理槽内に落下して前記灰払い出し手段により処理槽から強制的に払い出される焼却灰に対して、有害物質処理材を噴射または滴下して混合することを特徴とする。
【００１１】
上記のような本発明の廃棄物焼却灰処理方法に用いられる有害物質処理材としては、粉体、液体、もしくはスラリー状のものを用いることができる。前記液体の処理材としては、可溶性の珪酸塩、可溶性の燐酸塩、およびジチオカルボキシル基を含む可溶性の有機物などを用いることができる。また、前記可溶性珪酸塩としては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムを挙げることができる。また、前記粉体の処理材としては、珪酸、珪酸塩、燐酸塩などが挙げられる。
【００１２】
上記のような本発明の廃棄物焼却灰処理方法は、鉛、カドミウム、水銀、セレン、ヒソ、亜鉛、クロムなどの有害物質を含む廃棄物焼却灰に対して有効である。このような焼却灰としては、焼却飛灰、主灰、溶融飛灰などの都市ゴミ焼却灰、産業廃棄物焼却灰などが挙げられる。
【００１３】
また、本発明に係る廃棄物焼却灰処理装置は、冷却水を収容する水槽と、該水槽内の冷却水中に焼却灰を投入する灰シューターと、前記冷却水中の焼却灰を水槽から払い出す灰払い出し手段と、前記水槽から払い出された焼却灰を受け入れる処理槽と、該処理槽から焼却灰を払い出す灰払い出し手段と、前記処理槽に投入された焼却灰に対して有害物質処理材を噴射または滴下して混合する処理材混合ノズルと、を備えるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃棄物焼却灰処理方法を添付図面に示した本発明に係る廃棄物焼却灰処理装置の実施例に基づいてさらに詳細に説明する。図１は、本発明に係る廃棄物焼却灰処理装置の一実施例を示す模式的側断面図である。この焼却灰処理装置は、冷却水ｗを収容する水槽１と該水槽１に焼却灰ａを投入する灰シューター２と、前記水槽１内の冷却水ｗ中に投入された焼却灰ａを前記水槽１の底部から払い出す灰払い出しコンベア３と、からなる湿式灰冷却装置１０と、前記灰冷却装置１０の水槽１から払い出された冷却後の湿潤状態の焼却灰ａを受け入れる処理槽４と、該処理槽４内に投入された焼却灰ａを処理槽４から払い出す灰払い出しコンベア５とを有し、さらに、前記処理槽４内から前記灰払い出しコンベア５により灰ピット１５へ払い出される焼却灰ａに対して有害物質処理材を混合する処理材混合ノズル６を設けてなる。そして、本発明方法では、前記湿式灰冷却装置１０の水槽１から排出された焼却灰ａが、重力の作用により処理槽４内に落下することで拡散し、さらに、この落下により拡散した焼却灰ａは、灰払い出しコンベア５により強制的に移送されて該処理槽４から払い出される際にさらに拡散する。この場合、前記冷却装置１０の灰払い出しコンベア３のスクレーパー３１と、処理槽４の灰払い出しコンベア５のスクレーパー５１とは、略同一速度で移動しており、水槽１から処理槽４内へ落下した焼却灰ａは、順次、処理槽４から灰ピット１５へと払い出されるようになっている。このように、本発明では、湿式灰冷却装置１０から払い出され、重力により処理槽４内へ落下し、さらに処理槽４から灰払い出しコンベア５により強制移送することで処理槽４内で拡散した焼却灰ａに対して有害物質処理材を混合するようにしたことから、焼却灰ａに対して有害物質処理材を均−に混合することができるのである。
【００１５】
上記の本発明に係る廃棄物焼却灰処理方法に用いられる有害物質処理材としては、粉体、液体、もしくはスラリー状のものであれば使用可能である。また、液体の中に、活性炭などの微粒子を含んでいても構わない。本発明で使用可能な有害物質処理材の組成としては、珪酸ナトリウムや珪酸カリウムなどの可溶性珪酸塩、燐酸１水素ナトリウム、燐酸２水素ナトリウム、燐酸ナトリウム、燐酸１水素カリウム、燐酸２水素カリウム、燐酸カリウムなどの可溶性燐酸塩、可溶性珪酸塩に燐酸塩や炭酸塩を混合したもの、およびジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸カリウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸カリウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸カリウム、エチレンビスジチオカルバミン酸ナトリウム、エチレンビスジチオカルバミン酸カリウム、メチルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチルジチオカルバミン酸カリウム、エチルジチオカルバミン酸ナトリウム、エチルジチオカルバミン酸カリウム、ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ｎ−ブチルジチオカルバミン酸カリウム、ｎ−プロピルジチオカルバミン酸ナトリウム、ｎ−プロピルジチオカルバミン酸カリウム、メチルエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチルエチルジチオカルバミン酸カリウム、メチルｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、メチルｎ−ブチルジチオカルバミン酸カリウム、フェニルジチオカルバミン酸ナトリウム、フェニルジチオカルバミン酸カリウム、ベンジルジチオカルバミン酸ナトリウム、ベンジルジチオカルバミン酸カリウム、ポリエチレンイミンにジチオカルボキシル基を含む有機物、硫酸バンド、燐酸アルミニウム溶液の内から選択される少なくとも１種を含んでいる液体が挙げられる。
【００１６】
また、本発明では、有害物質処理材として、粉体のものも使用可能である。その場合は、予め水と混合してスラリー状で滴下してもよいし、また、フィーダーを設置してもよい。このような粉体の処理材としては、粉体状の珪酸、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸アルミニウムなどの珪酸塩、燐酸塩などが挙げられる。
【００１７】
上記のような本発明の廃棄物焼却灰処理方法は、ダイオキシン、ＰＣＢなどの有害有機物や、鉛、カドミウム、水銀、セレン、ヒソ、亜鉛、クロムなどの有害無機物質を含む廃棄物焼却灰に対して有劾である。そのような廃棄物焼却灰としては、都市ゴミ焼却灰や産業廃棄物焼却灰から発生する飛灰、主灰などがある。ここで、前記飛灰とは、廃棄物の焼却に伴って発生する粉状のばいじんや、溶融炉から発生するばいじんを集塵したものであり、例えば電気集塵器で集塵したＥＰ灰があげられる。一方、前記主灰とは、都市ゴミや産業廃棄物の焼却場で、焼却炉下部より排出される灰であり、重金属などの有害物質を含むものが対象となる。通常の都市ゴミ焼却場の湿式灰冷却装置では、主灰、もしくは主灰と飛灰の混合物が処理対象となる。更に、本発明の処理方法は、産業廃棄物焼却灰、更には、活性汚泥など有害重金属を含んだ廃棄物も処理対象とすることができる。本発明の処理方法は、前記の焼却灰や廃棄物の中でも、可溶性のカルシウムやマグネシウム塩などの多価金属塩を含んでいるものに対して特に有効である。なぜならば、このような多価金属塩を含む場合には、有害物質処理材として湿式灰冷却装置の水槽内に投入される可溶性珪酸塩や可溶性燐酸塩と不溶性化合物を形成して沈降困難となり、冷却水が白濁したり、冷却水中の可溶性多価金属塩濃度のバランスが崩れることで、スカム発生の原困となると推察されるが、本発明の処理方法においては、水槽内の冷却水に有害物質処理材を添加することなく、水槽から払い出された後の焼却灰に対して有害物質処理材を混合するようにしたので、処理材の添加に原因する水槽内でのスカムの発生、冷却水の白濁などの問題がなく、かつ安定的に重金属等の有害物質の溶出濃度を低下させることができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の廃棄物焼却灰処理方法を用いて、産業廃棄物や都市ゴミの焼却炉から発生し湿式灰冷却装置から排出される、重金属などの有害物質を含有する廃棄物焼却灰を処理すれば、焼却灰中の有害物質を、均一、かつ、確実に安定化可能である。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでない。
【００２０】
図１に示した本発明に係る廃棄物焼却灰処理装置を都市ゴミ焼却施設に併設した。この装置は、都市ゴミ焼却施設に既設の湿式灰冷却装置１０の水槽１に、灰払い出しコンベア５を備えた処理槽４が連設され、さらにこの処理槽４に灰ピット１５または灰貯蔵庫が連設されている。前記湿式灰冷却装置１０の水槽１は、長さ１０ｍ、幅０．８ｍであり、底から水面までの高さは５０ｃｍで、この水槽１内の水面は、レベルコントローラー（図中、ＬＣで示す。）で一定の高さに維持されている。また、稼動時における焼却灰ａの上面から水面までの高さは１０〜３０ｃｍであった。焼却灰ａ（ここではゴミ焼却施設で発生した焼却主灰）は、二ヵ所の灰シューター２から湿式灰冷却装置１０の水槽１内の冷却水ｗ中に投入された。冷却水ｗ中に投入された焼却灰ａは、該冷却装置１０の灰払い出しコンベア３のスクレーパー３１により、順次、水槽１底部から払い出され、前記湿式灰冷却装置１０に連設された、長さ１ｍ、幅０．８ｍの処理槽４内に落下した。この処理槽４内に落下して拡散した廃棄物焼却灰ａに、処理材タンク７内の液体３号水ガラス（固形分３８％）を、処理材ポンプ８により処理材ホース９先端の処理材混合ノズル６から焼却灰重量に対して、１．１〜２．９重量％加えた。この処理材が混合された焼却灰ａは、処理槽４の灰払い出しコンベア５のスクレーパー５１により灰ピット１５へ払い出された。なお、焼却灰発生量は、ゴミ焼却量に対して９重量％とした。
【００２１】
前記のようにして処理された後の焼却灰について溶出試験を行った。処理後の焼却灰サンプルはピット１５内から採取した。また、比較に用いた無処理焼却灰サンプルは、処理槽４内に焼却灰が落下した地点で採取した。これらの焼却灰について、環境庁告示１３号法（日本）に準じ、鉛溶出濃度および溶出液のｐＨを測定した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0003642370.tif 000002
【００２３】
以上の結果、湿式灰冷却装置から払い出された直後の無処理の焼却灰と、有害物質処理材を添加した焼却灰とにおける、鉛溶出量の比較から、処理材を焼却灰重量に対して１．６重量％以上添加することで、鉛溶出濃度が規制値（０．３ｍｇ／Ｌ）以下になることが明らかとなり、焼却灰冷却装置の水槽から払い出された後の拡散状態の廃棄物焼却灰に対して有害物質処理材を添加する本発明の廃棄物焼却灰処理方法が有効であることが示された。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る廃棄物焼却灰処理装置の一実施例を示す模式的側断面図。
【図２】  一般的な湿式灰冷却装置を示す簡略側断面図。
【符号の説明】
ａ  冷却水、              ｗ  冷却水、
１  水槽、                ２  灰シューター、
３  灰払い出しコンベア、  ４  処理槽、
５  灰払い出しコンベア、  ６  処理材混合ノズル、
７  処理材タンク、        ８  処理材ポンプ、
９  処理材ホース、        １０  湿式灰冷却装置、
１１  水槽、              １２  灰シューター、
１３  チェン、            １４  スクレーパー、
１５  灰ピット、          １６  灰払い出しコンベア、
３１  スクレーパー、      ５１  スクレーパー。
【図１】
0003642370.tif 000003
【図２】
0003642370.tif 000004