(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダストを水に懸濁させてダスト中の水溶性成分を水に溶解させる溶解槽と、
該溶解槽から排出されたダストと水からなるスラリーの固液分離を行う竪型の遠心分離器と、
該竪型の遠心分離器の分離水の一部を前記溶解槽に戻す循環手段とを備えたことを特徴とするダスト水洗システム。
【請求項２】
ダストを水に懸濁させてダスト中の水溶性成分を水に溶解させる第１の溶解槽と、
該第１の溶解槽から排出されたダストと水からなるスラリーの固液分離を行う第１の竪型の遠心分離器と、
該第１の竪型の遠心分離器から排出されたケークと水とを混合してケーク中の水溶性成分を水に溶解させる第２の溶解槽と、
該第２の溶解槽から排出されたスラリーの固液分離を行う第２の竪型の遠心分離器と、
前記第１の竪型の遠心分離器の分離水の一部、または前記第２の竪型の遠心分離器の分離水の一部の少なくとも一方を、前記第１の溶解槽または前記第２の溶解槽に戻す循環手段とを備えたことを特徴とするダスト水洗システム。
【請求項３】
前記竪型の遠心分離器の少なくとも１台は、該竪型の遠心分離器からケークを排出する直前に、該ケークを水を用いて洗浄する洗浄手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のダスト水洗システム。
【請求項４】
ダストを水に懸濁させてダスト中の水溶性成分を水に溶解させた後、固液分離を行うダスト水洗方法において、
２台の竪型の遠心分離器を用い、第１の竪型の遠心分離器に供給するダストの溶解に第２の竪型の遠心分離器の分離水を供給し、
前記第１の竪型の遠心分離器から排出されたケークの溶解に新規水を用い、
前記第１または第２の竪型の遠心分離器の少なくとも一方の竪型の遠心分離器の分離水の一部を、該竪型の遠心分離器に供給されたスラリーの水溶性成分を水に溶解させた溶解槽に戻すことを特徴とするダスト水洗方法。
【請求項５】
前記第１の竪型の遠心分離器からケークを排出する直前に、前記竪型の第２の遠心分離器の分離水を用いて該ケークを洗浄し、前記第２の竪型の遠心分離器からケークを排出する直前に、新規水を用いて該ケークを洗浄することを特徴とする請求項４に記載のダスト水洗方法。
【請求項６】
前記ダストの溶解水として、３０℃以上、６０℃以下の温水を、該ダストの重量の２倍以上、２０倍以下用いることを特徴とする請求項４または５に記載のダスト水洗方法。
【請求項７】
前記ダストは、カルシウムを含有するダストであって、該ダストを水洗する場合に、該ダストの溶解水の重量の０．１％以上、１０％以下の二水石膏を、該ダストを供給する溶解槽に添加することを特徴とする請求項４、５または６に記載のダスト水洗方法。
【請求項８】
前記ダストは、焼却主灰、焼却飛灰、塩素バイパスダストの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のダスト水洗方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダスト水洗システム及びダスト水洗方法に関し、特に、焼却飛灰、塩素バイパスダスト等のダストから塩素や重金属等の揮発性成分を除去して廃棄物の有効利用を図るためのダスト水洗システム及びダスト水洗方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、焼却飛灰等の廃棄物のセメント原料化等によるリサイクルが推進されている。しかし、廃棄物の処理量が増加するに従ってセメントキルンに持ち込まれる塩素等の揮発成分の量も増加し、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となっている。そのため、焼却飛灰等から予め塩素成分等を除去した後、セメント原料として利用している。
【０００３】
この際、水溶性塩素化合物の水に溶けやすい性質を利用し、焼却飛灰等と水とを混合して塩素を溶出させた後、ベルトフィルタ等を用いてろ過し、得られたケークをセメント原料として利用している。また、ベルトフィルタからの排水は、浄化処理され、環境汚染を引き起こすことなく、焼却飛灰等の有効利用を図っている。
【０００４】
一方、セメント製造設備におけるプレヒータの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。そして、塩素バイパス設備で発生した塩素バイパスダストについても、上述の焼却飛灰等と同様に、ベルトフィルタ等を用いてろ過し、得られた脱塩ケークをセメント原料として利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
焼却飛灰等を水洗して塩素を溶出させ、スラリーをろ過してケークをセメント原料として利用するにあたって、大量の水を用いるのでは、塩素等が溶出した大量の水の処理に苦慮することとなる。一方、焼却飛灰等の水洗のために使用する水量を制限し過ぎると、所望の塩素濃度以下のケークを得ることができなくなり、セメント原料として利用することができなくなるおそれもある。
【０００６】
また、上述のように、近年、各種のダスト状廃棄物の処理の推進とともに、ダストに含まれる塩素や重金属等の揮発性成分の除去の重要性が高まっているが、従来のようにベルトフィルタ等を用いて水洗、ろ過し、得られた脱塩ケークをセメント原料等として利用するのでは、処理量の増大とともに、水洗、ろ過設備が大型化し、大きな設置スペースが必要となり、設置場所が限定されるような場合には、設備の導入に支障を来すおそれがあった。
【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、最小限の水量によって効率よく焼却飛灰等のダストから水溶性塩素等の水溶性成分を溶出させ、得られたケークを有効利用することができるとともに、処理量の大きな案件においても、コンパクトな設備でダストの洗浄を行うことができ、各種のダスト状廃棄物の処理量の増加に対応することのできるダスト水洗システム及びダスト水洗方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ダスト水洗システムであって、ダストを水に懸濁させてダスト中の水溶性成分を水に溶解させる溶解槽と、該溶解槽から排出されたダストと水からなるスラリーの固液分離を行う竪型の遠心分離器と、該竪型の遠心分離器の分離水の一部を前記溶解槽に戻す循環手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
そして、請求項１に記載の発明によれば、竪型の遠心分離器の分離水の一部を溶解槽に戻す循環手段を備えるため、新規水の供給を極力少なく維持しながら、溶解槽においてより大量の水によってダスト中の水溶性成分を水に溶解させることができ、ダスト中の水溶性成分を効率よく水洗、除去することができる。また、本発明では、固液分離に竪型の遠心分離器を用いるため、ダストの処理量が増加しても、設置面積の増加割合が小さく、処理量の大きな案件についても容易に対応することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、ダスト水洗システムであって、ダストを水に懸濁させてダスト中の水溶性成分を水に溶解させる第１の溶解槽と、該第１の溶解槽から排出されたダストと水からなるスラリーの固液分離を行う第１の竪型の遠心分離器と、該第１の竪型の遠心分離器から排出されたケークと水とを混合してケーク中の水溶性成分を水に溶解させる第２の溶解槽と、該第２の溶解槽から排出されたスラリーの固液分離を行う第２の竪型の遠心分離器と、前記第１の竪型の遠心分離器の分離水の一部、または前記第２の竪型の遠心分離器の分離水の一部の少なくとも一方を、前記第１の溶解槽または前記第２の溶解槽に戻す循環手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、２台の竪型の遠心分離器及び溶解槽を用いて２段階に分けてダストの水洗及び固液分離を行うとともに、少なくともいずれか一方の竪型の遠心分離器の分離水の一部を溶解槽に戻す循環手段とを備えるため、さらに新規水の供給量を抑えながら、溶解槽においてより大量の水によってダスト中の水溶性成分を水に溶解させることができ、ダスト中の水溶性成分を効率よく水洗、除去することができる。また、固液分離に竪型の遠心分離器を用いるため、処理量の大きな案件に容易に対応することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のダスト水洗システムにおいて、前記竪型の遠心分離器の少なくとも１台は、該竪型の遠心分離器からケークを排出する直前に、該ケークを水を用いて洗浄する洗浄手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、竪型の遠心分離器において、ケークを排出する直前に水を用いて洗浄するため、ケーク中の水溶性成分を効率よく水洗、除去することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、ダストを水に懸濁させてダスト中の水溶性成分を水に溶解させた後、固液分離を行うダスト水洗方法において、２台の竪型の遠心分離器を用い、第１の竪型の遠心分離器に供給するダストの溶解に第２の竪型の遠心分離器の分離水を供給し、前記第１の竪型の遠心分離器から排出されたケークの溶解に新規水を用い、前記第１または第２の竪型の遠心分離器の少なくとも一方の竪型の遠心分離器の分離水の一部を、該竪型の遠心分離器に供給されたスラリーの水溶性成分を水に溶解させた溶解槽に戻すことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、２段階に分けてダストの水洗及び固液分離を行い、少なくともいずれか一方の竪型の遠心分離器の分離水の一部を溶解槽に戻すことにより、新規水の供給量を極力抑えながら、溶解槽においてより大量の水によってダスト中の水溶性成分を水に溶解させ、ダスト中の水溶性成分を効率よく水洗、除去することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のダスト水洗方法において、前記第１の竪型の遠心分離器からケークを排出する直前に、前記第２の竪型の遠心分離器の分離水を用いて該ケークを洗浄し、前記第２の竪型の遠心分離器からケークを排出する直前に、新規水を用いて該ケークを洗浄することを特徴とする。これによって、ケーク中の水溶性成分をさらに効率よく水洗、除去することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載のダスト水洗方法の好ましい一形態として、前記ダストの溶解水として、３０℃以上、６０℃以下の温水を、該ダストの重量の２倍以上、２０倍以下用いることを特徴とする。溶解水の容量を小さくするため、または、溶解槽におけるスラリーの滞留時間を短くするためには、３０℃以上、６０℃以下の温水を用いるのが好ましい。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項４、５または６に記載のダスト水洗方法において、前記ダストは、カルシウムを含有するダストであって、該ダストを水洗する場合に、該ダストの溶解水の重量の０．１％以上、１０％以下の二水石膏を、該ダストを供給する溶解槽に添加することを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、塩素バイパスダスト等のカルシウムを含有するダストを水洗する際に、二水石膏をダストとともに懸濁させることにより、二水石膏を種結晶として、そのまわりにカルシウム分を付着、成長させることができ、後段の処理系等におけるスケールの付着等を防止することができる。種結晶へのカルシウム分の付着、成長を促進するため、二水石膏の添加量を溶解水の重量の０．１％以上、１０％以下とすることが好ましい。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれかに記載のダスト水洗方法において、前記ダストは、焼却主灰、焼却飛灰、塩素バイパスダストの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする。ここで、焼却飛灰とは、都市ごみストーカー飛灰、都市ごみ流動床炉飛灰、下水汚泥焼却飛灰、製紙スラッジ焼却飛灰、有機汚泥焼却飛灰等をいう。これによって、焼却飛灰等の廃棄物をセメント原料等として有効利用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかるダスト水洗システムの一実施の形態を示し、このダスト水洗システム１は、大別して、２台の溶解槽３、５と、２台の遠心分離器２、４と、ダスト貯蔵槽６とで構成される。
【００２２】
溶解槽３、５は、円筒状に形成された槽に撹拌装置を備えたものであって、ダストまたは水洗ケークと水とが供給され、ダスト等の中の水溶成分を水に溶解させた後、ダスト等と水からなるスラリーを排出する。
【００２３】
遠心分離器２、４は、図２に示すように、いわゆる竪型の遠心分離器であって、ケーシング２ａに固定された内筒２ｂと、回転する胴部２ｃとをケーシング２ａ内に備える。
【００２４】
胴部２ｃの上部には、スラリー供給路２ｆが設けられ、スラリー供給路２ｆの最下部に、円周方向に均等にスラリーを分離するための均等分離装置２ｄが配置される。胴部２ｃの底面から胴部中央部に向かってケークの洗浄水を供給する洗浄水供給路２ｇが設けられる。胴部２ｃの外周には、スラリーからの分離水を上方に向かって移動させるスクリューコンベア２ｅが設けられ、スクリューコンベア２ｅの上方には、堰板２ｉが設けられる。堰板２ｉから分離水排出口２ｋまでの空間が分離水搬送路２ｊである。内筒２ｂの最下部には、ケーク排出口２ｈが設けられる。
【００２５】
図１に示すように、遠心分離器４と溶解槽５の間、及び遠心分離器２と溶解槽３の間には、各々スラリーポンプ７、８が配置される。遠心分離器２の後段には、ケークを次工程に輸送するポンプ９が配置される。また、遠心分離器２〜溶解槽５に水を供給するため、図示しない給水装置が配置される。
【００２６】
次に、上記構成を有するダスト水洗システム１の動作について説明する。尚、図１のマテリアルフローにおけるかっこ内の数値Ｎは、固液比であって、ダスト貯蔵槽６から溶解槽５に供給されるダストＤの重量に対する水の重量比を示す。また、ダスト中の水溶性成分の溶解を促進するため、ダストの溶解水として、３０℃〜６０℃の温水を用いることが好ましい。
【００２７】
図１に示すように、ダスト貯蔵槽６内のダストＤは、溶解槽５に供給され、ダストＤ中の水溶性成分が、遠心分離器２からの溶解水Ｗ７と、遠心分離器４からの循環水Ｗ９に溶解する。溶解槽５から排出されたスラリーＳ２は、スラリーポンプ７を介して遠心分離器４に供給される。遠心分離器４においてスラリーＳ２は固液分離されるが、この際、固液分離によって生じたケークがケーク洗浄水Ｗ６によって洗浄され、ケーク中の水溶性成分がさらに溶解、除去される。分離水Ｗ８の一部は、循環水Ｗ９として溶解槽５に戻され、残りは回収水Ｗ１０として回収されて浄化処理される。
【００２８】
ここで、遠心分離器４によるスラリーＳ２の固液分離動作について、図２を参照しながら説明する。
【００２９】
供給されたスラリーＳ２は、スラリー供給路２ｆを通って胴部２ｃの均等分離装置２ｄに達すると、胴部２ｃの回転による遠心力によって円周方向に均等に分離される。そして、回転するスクリューコンベア２ｅ内で固液分離が行われ、分離水は、スクリューコンベア２ｅ内を上方に移動し、堰板２ｉを越え、分離水搬送路２ｊを通って分離水排出口２ｋから排出される。一方、ケークは、スクリューコンベア２ｅ内を下方に移動し、内筒２ｂの下端部近傍において、洗浄水供給路２ｇから供給された洗浄水Ｗ６によって洗浄された後、ケーク排出口２ｈから排出される。
【００３０】
図１に示すように、遠心分離器４から排出されたケークＣ２は、溶解槽３に供給され、ケークＣ２の水溶性成分が、新規水Ｗ３と、遠心分離器２からの循環水Ｗ５に溶解する。溶解槽３から排出されたスラリーＳ１は、スラリーポンプ８を介して遠心分離器２に供給される。遠心分離器２において、上述の要領で、スラリーＳ１は固液分離されるとともに、固液分離によって生じたケークが新規水Ｗ２によって洗浄され、ケーク中の水溶性成分がさらに溶解、除去される。
【００３１】
分離水Ｗ４の一部は、循環水Ｗ５として溶解槽３に戻され、一部は、遠心分離器４においてケーク洗浄水Ｗ６として利用され、残りは溶解水Ｗ７として溶解槽５において利用される。遠心分離器２から排出されたケークＣ１は、ポンプ９を介して次工程へ搬送され、セメント原料等として利用することができる。
【００３２】
上述のように、本発明では、Ｗ１（Ｎ＝４）をダスト水洗システム１に新規水として供給し、その一部を遠心分離器２において洗浄水Ｗ２（Ｎ＝１）として使用するとともに、残りを溶解槽３において溶解水Ｗ３（Ｎ＝３）として使用し、遠心分離器２の分離水Ｗ４（Ｎ＝７）の一部を循環水Ｗ５（Ｎ＝３）として溶解槽３に戻しているため、溶解水Ｗ３（Ｎ＝３）＋循環水Ｗ５（Ｎ＝３）の合計Ｎ＝６の水によって水溶性成分を溶解させることができ、新規水Ｗ１の供給を極力少なく維持しながら、溶解槽３においてより大量の水によってケーク中の水溶性成分を水に溶解させることができる。
【００３３】
また、遠心分離器４、溶解槽５の系統においても、同様に、遠心分離器２の分離水Ｗ４の一部を遠心分離器４に洗浄水Ｗ６（Ｎ＝１）として使用するとともに、遠心分離器２の分離水Ｗ４（Ｎ＝７）の一部を溶解水Ｗ７（Ｎ＝３）として溶解槽５で使用し、遠心分離器４の分離水Ｗ８（Ｎ＝７）の一部を循環水Ｗ９として溶解槽５に戻しているため、溶解水Ｗ７（Ｎ＝３）＋循環水Ｗ９（Ｎ＝３）の合計Ｎ＝６の水によって水溶性成分を溶解させることができ、上記と同様の効果を得ている。
【００３４】
尚、上記固液比Ｎの値については、一例を示したものであって、水溶性成分の溶解時の固液比Ｎ＝６は、経済的及び実用的な値であるが、水洗処理するダストの性状等によって、２乃至２０の範囲で変化する。また、循環水Ｗ５、Ｗ９、洗浄水Ｗ２、Ｗ６の水量についても状況に応じて適宜変化させる必要がある。
【００３５】
上記実施の形態においては、溶解槽及び遠心分離器を各々２台配置したが、各々３台以上配置し、遠心分離器の分離水の一部を溶解槽に戻す循環手段、または遠心分離器からケークを排出する直前に、該ケークを水を用いて洗浄する洗浄手段、並びにこれらの両手段を設けてダスト水洗システムを構成することも可能である。
【００３６】
また、遠心分離器は、竪型のものに限定されることなく、横型の遠心分離器を用いることも可能である。
【００３７】
塩素バイパスダストのように、カルシウムを大量に含有するダストについては、付着性が強いため、溶解槽等の処理系におけるスケールトラブルの原因となる。そこで、二水石膏をダストとともに懸濁させることにより、二水石膏を種結晶として、そのまわりにカルシウム分を付着、成長させると、カルシウム分の付着性を低下させることができ、後段のスケールトラブルを防止することができる。尚、種結晶へのカルシウム分の付着、成長を促進するため、二水石膏の添加量を溶解水の重量の０．１〜１０％以下とすることが好適である。
【００３８】
図３は、従来用いられているベルトフィルタと、上述の本発明にかかるダスト水洗システム１で利用した遠心分離器２、４とで、ダスト処理量（トン／日）と設置面積（平方メートル）の関係を比較したグラフである。
【００３９】
このグラフより明らかなように、ベルトフィルタでは、ダスト処理量に比例して設置面積が増加しているのに対し、遠心分離器の場合には、ダスト処理量が増加しても、設置面積の増加割合が小さいことが判る。これによって、処理量の大きな案件においても、コンパクトな設備でダストの洗浄を行うことが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の試験例について説明する。本試験においては、図１のダスト水洗システム１で水洗処理した場合を実施例１、図１のダスト水洗システム１で水洗処理を行うが、ケークの洗浄を行わなかった場合を実施例２、分離水の循環とケークの洗浄をともに行わなかった場合を比較例１として、塩素濃度１４．９％のダストを水洗処理した。その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
0003683870.tif 000002
【００４２】
同表より明らかなように、比較例１に比べ、実施例２は、新規水量を３分の２としても、水洗ケーク中の残留塩素量が同程度であることが判る。また、実施例１は、新規水量が実施例２と同程度であっても、水洗ケーク中の残留塩素量が大幅に低減していることが判る。従って、遠心分離器の分離水の一部を溶解槽に戻すことによって、より少ない新規水量でダストの水洗処理を行うことができ、遠心分離器からケークを排出する直前にケークを洗浄することが水洗ケーク中の残留塩素量の低減に大きく寄与していることが判る。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるダスト水洗システム及びダスト水洗方法によれば、少量の水によって効率よく焼却飛灰等のダストから水溶性成分を溶出させることができるとともに、コンパクトな設備でダストの洗浄を行うことができ、処理量の大きな案件についても容易に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる水洗システムの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】図１の水洗システムで使用される遠心分離器の一例を示す概略断面図である。
【図３】従来用いられているベルトフィルタと、本発明にかかるダスト水洗システムで利用した遠心分離器とで、ダスト処理量（トン／日）と設置面積（平方メートル）の関係を比較したグラフである。
【符号の説明】
１      ダスト水洗システム
２      遠心分離器
２ａ    ケーシング
２ｂ    内筒
２ｃ    胴部
２ｄ    均等分離装置
２ｅ    スクリューコンベア
２ｆ    スラリー供給路
２ｇ    洗浄水供給路
２ｈ    ケーク排出口
２ｉ    堰板
２ｊ    分離水搬送路
２ｋ    分離水排出口
３      溶解槽
４      遠心分離器
５      溶解槽
６      ダスト貯蔵槽
７      スラリーポンプ
８      スラリーポンプ
９      ポンプ
Ｃ１    ケーク
Ｃ２    ケーク
Ｄ      ダスト
Ｓ１    スラリー
Ｓ２    スラリー
Ｗ１    新規水
Ｗ２    新規水（洗浄水）
Ｗ３    新規水（溶解水）
Ｗ４    分離水
Ｗ５    循環水
Ｗ６    洗浄水
Ｗ７    溶解水
Ｗ８    分離水
Ｗ９    循環水
Ｗ１０  回収水
【図１】
0003683870.tif 000003
【図２】
0003683870.tif 000004
【図３】
0003683870.tif 000005