(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却飛灰及び／又は溶融飛灰を含有する排ガスを、まず前段のバグフィルタに通して飛灰を捕集し、次いで飛灰を捕集後の排ガスに消石灰を噴霧して後段のバグフィルタを通し、該排ガス中の酸性ガスを吸収除去する排ガスの処理方法において、前記前段のバグフィルタで捕集した飛灰に、該飛灰当りＦｅ換算で０．８ｗｔ％以上の鉄塩と、アルカリ剤としての前記後段のバグフィルタによる捕集灰と、前記飛灰当り２０〜３０ｗｔ％の水とを添加して、ｐＨ値が６〜１２になるように混練することを特徴とするバグフィルタ捕集灰の処理方法。
【請求項２】
焼却飛灰及び／又は溶融飛灰を含有する排ガスを、まず前段のバグフィルタに通して飛灰を捕集し、次いで飛灰を捕集後の排ガスに消石灰を噴霧して後段のバグフィルタを通し、該排ガス中の酸性ガスを吸収除去する排ガスの処理方法において、前記前段のバグフィルタで捕集した飛灰に、水を加えて１０ｗｔ％のスラリー液を作成し、撹拌しながらＦｅ換算で０．８ｗｔ％以上の鉄塩を添加し、続いてアルカリ剤としての前記後段のバグフィルタによる捕集灰を、前記スラリー液のｐＨ値が６〜１２になるように添加して混練することを特徴とするバグフィルタ捕集灰の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のバグフィルタ捕集灰の処理方法において、前記後段のバグフィルタによる捕集灰のアルカリ剤として用いた残部は、キレート剤と水を添加して混練することを特徴とするバグフィルタ捕集灰の処理方法。
【請求項４】
焼却飛灰及び／又は溶融飛灰を含有する排ガスを排出する排ガス流路と、該流路に設けた飛灰を捕集する前段のバグフィルタと、飛灰を捕集後の排ガス流路に設けた排ガス中の酸性ガスを吸収除去する消石灰を噴霧する噴霧装置と、該噴霧後の排ガスを通す後段のバグフィルタとを有する排ガス処理装置において、前記前段のバグフィルタで捕集した飛灰と、鉄塩と、アルカリ剤としての後段のバグフィルタによる捕集灰と、水とを導入して混練する混練装置を配備したことを特徴とするバグフィルタ捕集灰の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バグフィルタ捕集灰の処理に係り、特に、廃棄物の焼却施設及び溶融固化施設から排出される焼却飛灰及び溶融飛灰を直列２段のバグフィルタで捕集した捕集灰の処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物を焼却又は溶融固化させる施設においては、バグフィルタは１つであり、発生する焼却飛灰、溶融飛灰の捕集と、バグフィルタの上流側に消石灰の吹込みを行ったり、反応塔を設け消石灰スラリーを噴霧して、酸性ガスである塩化水素、硫黄酸化物の吸収除去とを同時に行ってきた。これはバグフィルタが１つで良く、設備費及びスペースの点から利点があり、広く用いられる手法である。バグフィルタの場合、ろ布表面に飛灰と消石灰の積層が形成され、積層による高効率集塵と、燃焼排ガスが積層を通過する時の密接な固気接触から酸性ガスである塩化水素、硫黄酸化物の吸収除去とが、同時に行える利点を利用したものである。
【０００３】
しかしながら、高効率で塩化水素、硫黄酸化物を除去しようとすると、添加する消石灰は当量〔バグフィルタに流入する塩化水素、硫黄酸化物のモル数に対する添加消石灰のモル数で、塩化水素の場合、モル比はＨＣｌ／Ｃａ（ＯＨ）2＝１／２、硫黄酸化物はＳＯｘ／Ｃａ（ＯＨ）2＝１を当量とする〕以上の添加量となり、例えば９０％以上の除去を考えた場合、酸性ガスの塩化水素、硫黄酸化物に対して、添加消石灰は２当量程度以上必要であった。従って、バグフィルタ捕集灰は、未反応消石灰分が多量に含まれ、ｐＨ１２以上のアルカリを呈していることがほとんどであった。このアルカリ飛灰は、飛灰に含まれる鉛化合物が溶出しやすく、このままでは埋め立て基準値をほとんどのケースでオーバーした。これは、鉛化合物はｐＨ値が１２以上になると、亜・鉛酸イオン（ＨＰｂＯ2）として溶解するためである。
【０００４】
このアルカリ性飛灰の中間処理としてセメント固化を行っても、鉛が埋め立て基準値をオーバーすることが多々あり、液体キレートを添加しても、特に溶融飛灰のように低沸点重金属である鉛が濃縮され、鉛含有量が多い場合は、高価な液体キレート剤の添加量が多くなり、ランニングコストがかさむ欠点があった。また、鉄塩（硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の一種又はこれらの混合物）をこのアルカリ性飛灰に添加した場合、本来の添加目的である鉄塩による共沈作用による溶出防止効果の前に、最適ｐＨ域のｐＨ８〜１１に調整するために多量に消費されてしまい、ランニングコスト及び埋め立て処分量の増加を招いた。これは、アルカリ性飛灰に多量に含まれる未反応消石灰分に起因している。また、硫酸等の酸でこのアルカリ性飛灰をｐＨ調整する場合は、添加量が多い他に、未反応消石灰が固体であるため、湿潤状態ではどうしても未反応消石灰の中心部は反応しない所があり、一旦所定のｐＨ域に調整しても、再びアルカリサイドに戻ることが多々あり、ｐＨ調整が困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、焼却及び溶融飛灰中に含まれる有害な重金属、特に鉛の溶出防止を、簡便で且つ添加薬品を最小限に押さえてでき、ランニングコストの低減と埋め立て処分量を低減することができるバグフィルタ捕集灰の処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、焼却飛灰及び／又は溶融飛灰を含有する排ガスを、まず前段のバグフィルタに通して飛灰を捕集し、次いで飛灰を捕集後の排ガスに消石灰を噴霧して後段のバグフィルタを通し、該排ガス中の酸性ガスを吸収除去する排ガスの処理方法において、前記前段のバグフィルタで捕集した飛灰に、該飛灰当りＦｅ換算で０．８ｗｔ％以上の鉄塩と、アルカリ剤としての前記後段のバグフィルタによる捕集灰と、前記飛灰当り２０〜３０ｗｔ％水とを添加して、ｐＨ値が６〜１２になるように混練することを特徴とするバグフィルタ捕集灰の処理方法としたものである。
また、本発明では、焼却飛灰及び／又は溶融飛灰を含有する排ガスを、まず前段のバグフィルタに通して飛灰を捕集し、次いで飛灰を捕集後の排ガスに消石灰を噴霧して後段のバグフィルタを通し、該排ガス中の酸性ガスを吸収除去する排ガスの処理方法において、前記前段のバグフィルタで捕集した飛灰に、水を加えて１０ｗｔ％のスラリー液を作成し、撹拌しながらＦｅ換算で０．８ｗｔ％以上の鉄塩を添加し、続いてアルカリ剤としての前記後段のバグフィルタによる捕集灰を、前記スラリー液のｐＨ値が６〜１２になるように添加して混練することを特徴とするバグフィルタ捕集灰の処理方法としたものである。
前記処理方法において、鉄塩としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄
又はポリ硫酸第二鉄の一種又はこれらの混合物を用いるのが好ましい。
【０００７】
前記処理方法において、後段のバグフィルタによる捕集灰のアルカリ剤として用いた残部は、キレート剤と水を添加して混練することにより処理してもよい。
また、本発明では、焼却飛灰及び／又は溶融飛灰を含有する排ガスを排出する排ガス流路と、該流路に設けた飛灰を捕集する前段のバグフィルタと、飛灰を捕集後の排ガス流路に設けた排ガス中の酸性ガスを吸収除去する消石灰を噴霧する噴霧装置と、該噴霧後の排ガスを通す後段のバグフィルタとを有する排ガス処理装置において、前記前段のバグフィルタで捕集した飛灰と、鉄塩と、アルカリ剤としての後段のバグフィルタによる捕集灰と、水とを導入して混練する混練装置を配備したことを特徴とするバグフィルタ捕集灰の処理装置としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、廃棄物を焼却又は溶融固化させる施設において、まず、発生する焼却飛灰又は溶融飛灰の捕集方法として、直列に２つのバグフィルタを連結させた施設（特公平７−１０３９８０号公報参照）で行う。
すなわち、前段のバグフィルタの主機能は、被焼却物又は被溶融固化物から発生する低沸点重金属類を含んだ飛灰の捕集とし、後段のバグフィルタでは、前段のバグフィルタ後流側と後段のバグフィルタの間に消石灰を粉体又はスラリー状で噴霧させ、後段のバグフィルタのろ布表面に形成される消石灰のアルカリ剤の積層による酸性ガスである塩化水素、硫黄酸化物の吸収除去を、主機能とする。こうすることにより、当然のことながら、前段のバグフィルタによる集塵灰は、重金属を含有するが、未反応消石灰分はまったくなく（バグフィルタの保護を主目的に少量の消石灰を添加した場合は、若干含まれることもあるが）、後段のバグフィルタの集塵灰は、重金属はほとんど含まないが、未反応消石灰を多く含んだ集塵灰に分離される。
【０００９】
こうすることで、前段の集塵灰は、鉄塩の添加の最適ｐＨ域６〜１２（例えば特開昭８−３９０３８号参照）に、酸性サイドから出発でき、アルカリの添加により容易に調整可能となる。本発明は、このアルカリ剤として２段目のバグフィルタ捕集灰である“反応アルカリ灰”を用いることを特徴とする。この“反応アルカリ灰”を前段の飛灰の中間処理に用いることにより、新たなアルカリを灰処理に添加することが必要なくなるため、ランニングコスト低減と埋め立て処分量の低減化が可能になる。また、この“反応アルカリ灰”は、排ガス中のＣＯ2を若干吸収して、消石灰のｐＨ１３より低いｐＨ１２台を示し、ｐＨ調整に“反応アルカリ灰”添加量に対して緩衝作用があるため、最適ｐＨ値に調整することが容易であることを見出した。
【００１０】
一方“反応アルカリ灰”は、未反応アルカリ分が多く、高アルカリ性でも効果がある液体キレート添加を行ったところ、重金属含有濃度が非常に少ないため、被処理灰当たり０．０１％〜０．１％の微量の添加による湿潤状態の混練により、溶出防止が可能であった。
本発明によって、廃棄物中の重金属が不溶性になる原理の詳細は不明であるが、鉄塩と“反応アルカリ灰”のアルカリ分が作用し、水酸化鉄の沈殿を形成し、これに灰中の重金属類が取り込まれるものと考えられる。取り込まれる機構は、灰中の重金属類の水酸化鉄の吸着、水酸化鉄結晶格子Ｆｅイオンとの置換等が考えられる。
【００１１】
次に、図面を用いて本発明を説明する。
図１は、本発明のバグフィルタ捕集灰の処理方法を組み込んだガス化溶融プラントのフロー工程図である。
図１において、廃棄物は、まずガス化炉に投入され、部分燃焼してガス化され、ガス化生成物が旋回溶融炉２に導入されて高温で燃焼し、灰分が溶融して炉底から排出される。一方、溶融飛灰を含む燃焼排ガスは、ボイラ３、空気予熱器４及びエコノマイザーを順次通り熱回収された後、前段の集塵用バグフィルタ６に導入され、溶融飛灰を捕集し、溶融飛灰が除去された排ガスは、消石灰粉７が添加されて、後段の脱ＨＣｌ、ＳＯ4用バグフィルタ８に導入され、反応アルカリ灰を捕集後、煙突９から排出される。
【００１２】
前段のバグフィルタ６で捕集された溶融飛灰は、貯留槽１１に貯留され、後段のバグフィルタ８で捕集された反応アルカリ灰は貯留槽１２に貯留される。貯留された溶融飛灰は、処理槽１３において、鉄塩１５、反応アルカリ灰及び水を添加して混練処理する本発明の処理方法によって処理し、中間処理灰１８を得る。一方、残りの反応アルカリ灰は、処理槽１４において、キレート剤１７と水を添加して混練処理してに中間処理灰１９を得る。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
シュレッダーダスト（車を裁断したときに発生する可燃屑）を、図１に示すガス化溶融炉プラントで高温燃焼させ、ガス化溶融した際に発生した１段目バグフィルタ捕集灰と２段目バグフィルタ捕集灰の“反応アルカリ灰”を用いて、各種テストを行った。原灰の化学組成を表１に、環境庁告示第１３号による原灰の溶出試験結果を表２に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
【表２】
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【００１６】
１段目バグフィルタ捕集灰は、消石灰が添加されていないため弱酸性を呈し、Ｃｄ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｚｎ，が高濃度濃縮されていた。“反応アルカリ灰”は未反応消石灰が多量に含まれ、ｐＨ１２のアルカリ性を呈し、１段目バグフィルタで重金属類はほとんど除去されるため、重金属濃度は微量であった。
この原灰の溶出試験結果から、１段目バグフィルタ捕集灰は、Ｈｇ，Ｐｂ，Ｃｄ，が埋め立て基準値を越えており、Ｚｎ，Ｃｕも高濃度溶出していた。また、“反応アルカリ灰”の溶出は、Ｐｂが若干溶出したが、埋め立て基準値内であった。
１段目バグフィルタ捕集灰の１０％スラリー液を攪拌しながら、ポリ硫酸第二鉄〔｛Ｆｅ2（ＯＨ）n（ＳＯ4）3-n/2｝n〕を灰当たり７．２５％（Ｆｅ換算で０．８％），１４．５％（Ｆｅ換算で１．６％），２９％（Ｆｅ換算で３．２％）を添加し、続いて“反応アルカリ灰”を添加し、安定した所のｐＨ値を“設定ｐＨ値”とした。“反応アルカリ灰”添加量と、この“設定ｐＨ値”の関係を図２に示す。
【００１７】
設定ｐＨ値がｐＨ６〜１２の範囲のポリ硫酸第二鉄〔｛Ｆｅ2（ＯＨ）n（ＳＯ4）3-n/2｝n〕及び“反応アルカリ灰”の添加量に対して、図３の方法で灰処理テストを行った。
表３に溶出が埋め立て基準値をクリヤーした添加量を、表４に試験結果を示す。設定ｐＨ値がｐＨ６〜１２の全てのケースで、重金属溶出値は検出限界値か埋め立て基準値を充分クリヤーする結果が得られた。表３から、各ポリ硫酸第二鉄〔｛Ｆｅ2（ＯＨ）n（ＳＯ4）3-n/2｝n〕量に対して、“反応アルカリ灰”は±５０％の添加量で良く、“反応アルカリ灰”の添加量の幅があるため、ｐＨ調整が容易に行えることが判明した。
【００１８】
【表３】
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【００１９】
【表４】
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【００２０】
実施例２
上記灰に対して、鉄塩として硫酸第一鉄７水塩を添加し、実施例１と同様の操作でテストを行った。１段目バグフィルタ捕集灰の１０％スラリー液を攪拌しながら、硫酸第一鉄７水塩（ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）を灰当たり４％（Ｆｅ換算で０．８％），８％（Ｆｅ換算で１．６％），１６％（Ｆｅ換算で３．２％）を添加し、続いて“反応アルカリ灰”を添加し、安定した所のｐＨ値を設定ｐＨ値とした。“反応アルカリ灰”とこの設定ｐＨ値の関係を図４に示す。
設定ｐＨ値がｐＨ６〜１２の範囲の硫酸第一鉄７水塩（ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）及び“反応アルカリ灰”の添加量に対して、図３と同様の方法で灰処理テストを行った。硫酸第一鉄７水塩（ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）添加は、この１重量部に水２重量部を加えて溶解した水溶液を、さらに水を加えて湿潤状態で充分混練できるように添加した。表５に溶出が埋め立て基準値をクリヤーした添加量を、表６に試験結果を示す。
【００２１】
設定ｐＨ値がｐＨ６〜１２の全てのケースで、重金属溶出値は検出限界値か、埋め立て基準値を充分クリヤーする結果が得られた。表５から各硫酸第一鉄７水塩（ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ）量に対して“反応アルカリ灰”は±５０%の添加量で良く、“反応アルカリ灰”の添加量の幅があるため、ｐＨ調整が容易に行えることが判明した。
【表５】
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【００２２】
【表６】
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【００２３】
実施例３
一般廃棄物（都市ごみ）を、ストーカ式焼却プラントで焼却した際に発生した１段目バグフィルタ捕集灰と、２段目バグフィルタ捕集灰の“反応アルカリ灰”を用いて、各種テストを行った。原灰の化学組成を表７に、環境庁告示第１３号による原灰の溶出試験結果を表８に示す。
【００２４】
【表７】
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【００２５】
【表８】
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【００２６】
１段目バグフィルタ捕集灰は、消石灰が添加されていないため中性を呈し、Ｃｄ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｚｎ，が高濃度濃縮されていた。“反応アルカリ灰”は、未反応消石灰が多量に含まれｐＨ１２のアルカリ性を呈し、１段目バグフィルタで重金属類はほとんど除去されるため、重金属濃度は微量であった。
この原灰の溶出試験結果から、１段目バグフィルタ捕集灰はＰｂ，Ｃｄ，が埋め立て基準値を越えており、Ｚｎ，Ｃｕも高濃度溶出していた。“反応アルカリ灰”の溶出は、Ｐｂが若干溶出したが埋め立て基準値内であった。
１段目バグフィルタ捕集灰の１０％スラリー液を攪拌しながら、ポリ硫酸第二鉄〔｛Ｆｅ2（ＯＨ）n（ＳＯ4）3-n/2｝n〕を灰当り７．２５％（Ｆｅ換算で０．８％），１４．５％（Ｆｅ換算で１．６％），２９％（Ｆｅ換算で３．２％），を添加し、続いて“反応アルカリ灰”を添加し、安定した所のｐＨ値を設定ｐＨ値とした。“反応アルカリ灰”とこの設定ｐＨ値の関係を図５に示す。
【００２７】
設定ｐＨ値がｐＨ６〜１２の範囲のポリ硫酸第二鉄〔｛Ｆｅ2（ＯＨ）n（ＳＯ4）3-n/2｝n〕及び“反応アルカリ灰”の添加量に対して、図３の方法で灰処理テストを行った。
表９に溶出が埋め立て基準値をクリヤーした添加量を、表１０に試験結果を示す。設定ｐＨ値がｐＨ６〜１２の全てのケースで、重金属溶出値は検出限界値か埋め立て基準値を充分クリヤーする結果が得られた。表１０から、各ポリ硫酸第二鉄〔｛Ｆｅ2（ＯＨ）n（ＳＯ4）3-n/2｝n〕量に対して“反応アルカリ灰”は±５０％の添加量で良く、“反応アルカリ灰”の添加量の幅があるため、ｐＨ調整が容易に行えることが判明した。
【００２８】
【表９】
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【００２９】
【表１０】
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【００３０】
実施例４
表１，２に示す“反応アルカリ灰”は埋め立て基準値をクリヤーしていたが、ジエチルジチオカルバミン酸（Ｃ2Ｈ5）2ＮＣＳ2−を官能基としてもつ液体キレート剤による処理試験を行った。“反応アルカリ灰”に液体キレート剤を０．０１〜０．１％／灰添加して混練した。なお、液体キレート剤は、加湿水に希釈して添加した。翌日環境庁告示第１３号法で溶出試験を行った。表１１に詰果を示すが、液体キレート剤を０．０３％／灰以上の添加で溶出抑制効果が認められた。
【００３１】
【表１１】
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【００３２】
【発明の効果】
上記の様に、従来の方法では、集塵灰には多量の重金属類と多量の未反応消石灰分が混在された状態であり、この処理には余分なｐＨ調整剤、多量の薬剤が必要であり、これに伴う埋め立て処分量も増加した。本発明によれば、直列２段バグフィルタの前段の集塵灰の処理に、排ガス処理に使用した後段バグフィルタの“反応アルカリ灰”を用いることにより、新たにｐＨ調整剤としてのアルカリ剤を添加することなく、かつ未反応消石灰にｐＨ調整に対する“反応アルカリ灰”の緩衝作用のため、ｐＨ調整が容易であり、最適なｐＨ域で処理することにより鉄塩の添加量も少なく、ランニングコスト低減と埋め立て処分量の低減を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を組み込んだガス化溶融プラントのフロー工程図。
【図２】実施例の反応アルカリ灰添加量と設定ｐＨ値の関係を示すグラフ。
【図３】灰処理テストの手順を示す経路図。
【図４】実施例２の反応アルカリ灰添加量と設定ｐＨ値の関係を示すグラフ。
【図５】実施例３の反応アルカリ灰添加量と設定ｐＨ値の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１：ガス化炉、２：旋回溶融炉、３：ボイラ、４：空気予熱器、５：エコノマイザー、６：集塵用バグフィルタ、７：消石灰粉、８：脱ＨＣｌ、ＳＯ4用バグフィルタ、９：煙突、１１、１２：灰貯留槽、１３、１４：処理槽、１５：鉄塩、１６：水、１７：キレート剤、１８、１９：中間処理灰
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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