(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水槽と、スラリー貯槽と、ろ過装置と、貯水槽からスラリー貯槽へと水を輸送する送水管と、スラリー貯槽からろ過装置へとスラリーを輸送する手段を有する、焼却灰をセメント原燃料とするための処理装置であって、
該装置の送水管はその途中に中間貯水槽を有し、該中間貯水槽に高温蒸気を吹き込む手段を有し、該手段によりスラリー調製に用いる水が予め加温され、スラリー貯槽中のスラリー温度が１５℃以上の温度に維持されることを特徴とする焼却灰の処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の処理装置を用い、スラリー貯槽中のスラリー温度を１５℃以上の温度に維持してスラリー貯槽中で焼却灰を水と混合してスラリーとする工程、及び該スラリーを洗浄灰と洗浄水とに分離する工程を含んでなる、焼却灰をセメント原燃料とするための処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰の処理方法に関する。詳しくは、セメント製造の原燃料とする際に問題となる塩素量を低減できる焼却灰の処理方法、及びそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ゴミ等の焼却飛灰は、その発生量が多い、塩素含有量が多い、重金属を含む、ダイオキシンを含む、発生の場所によって成分が大きく変わるなどの特徴が有り、その利用方法は限られている。
【０００３】
その利用方法の一つに、セメントの原燃料とする方法がある。しかしながらセメント原燃料とする場合も無制限に使用できるわけではなく、特に、最終製品であるセメント中の塩素含有量をＪＩＳ規格に収めるために、焼却灰を洗浄し、その塩素含有量を減らす必要性がある（特許文献１〜３、非特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５１５４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３２４６３号公報
【特許文献３】特開２００３−１０３２３１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】城安一、「セメントキルンを用いたごみ焼却灰のパーフェクトリサイクル―ごみ焼却灰のセメント原料化―」、ハイテクインフォメーション、中国技術振興センター発行、平成１３年２月２８日、第１２８巻、ｐ．１４−１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、同一の装置を用いて洗浄、ろ過を行っても得られた洗浄灰の塩素量が安定せず、しばしば塩素含有量のかなり多いものとなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は上記課題に鑑み、鋭意検討を行った。その結果、焼却灰スラリーの温度１５℃を変曲点として、ろ過残渣中の塩素濃度変化が大きく異なることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、貯水槽と、スラリー貯槽と、ろ過装置と、貯水槽からスラリー貯槽へと水を輸送する送水管と、スラリー貯槽からろ過装置へとスラリーを輸送する手段を有する、焼却灰をセメント原燃料とするための処理装置であって、
該装置の送水管はその途中に中間貯水槽を有し、該中間貯水槽において高温蒸気が直接吹き込まれて加温され、スラリー貯槽中のスラリー温度が１５℃以上の温度に維持されることを特徴とする焼却灰の処理装置である。
【０００９】
また他の発明は、上記装置を用いてスラリー貯槽中のスラリー温度を１５℃以上に維持する焼却灰の処理方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安定的に塩素含有量の少ない処理済み焼却灰を得ることができる。これにより、該焼却灰をセメント原燃料として使用しても、製造されるセメント中の塩素量を抑制することができ、よって、セメント原燃料として常に多量の焼却灰を使用することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を実施するための装置の構成を示す模式図。
【図２】スラリー温度と塩素含有量の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明において処理対象とされる焼却灰は特に限定されるものではないが、その発生量が多く、セメント原料以外の有用な用途が実質的に無く、かつ塩素含有量も比較的多い点で都市ゴミ焼却灰を対象とすることが好ましい。
【００１３】
都市ゴミの焼却炉から排出される焼却灰のうち、主灰は、主としてストーカー炉の下部より燃え殻として排出される焼却灰であり、冷却焼却後に水と接触するため、水分を２０％ないし５０％（質量）程度含有する塊状物として得られる。また、その塩素含有量は、０．５ないし５．０％（質量）に及ぶ。一方、飛灰は、ストーカー炉の排ガスや流動床炉の排ガスより補足される微粉であり、一般に５ないし３０％（質量）程度の割合で塩素を含有している。
【００１４】
上記主灰には、空き缶、針金等の異物が多く含まれる場合があり、これらをあらかじめ除去することが好ましい。また、主灰は塊状物であるため、あらかじめ平均粒径が２００μｍ以下、好ましくは、１５０μｍ以下、さらに好ましくは、５０ないし１００μｍとなるように調整することが必要である。さらに、主灰粉砕後においても、未粉砕物や粉砕前に除去しきれていない異物を除去することが好ましい。
【００１５】
一方、飛灰は主灰に対して多量のダイオキシン類を含有しているため、予め脱ダイオキシン類処理をされていることが好ましい。
【００１６】
脱ダイオキシン類の方法は特に限定されず公知の条件にて行えばよいが、例えば、飛灰を無酸素雰囲気下、３００ないし４５０℃、好ましくは３５０℃ないし４５０℃の温度で処理すればよい。上記無酸素雰囲気下とは、酸素が完全に存在しない場合の他に、装置等の構造により不可避的に進入する酸素、被処理物に同伴される酸素等が含有されている態様を含むものである。脱ダイオキシン類は、無酸素雰囲気を窒素ガスによって形成し、加熱機により加熱を行う態様が好ましい。なお、脱ダイオキシン類処理における加熱により、水銀も揮発除去でき、比較的高濃度の水銀を含む都市ゴミ焼却灰の前処理としては有効である。
【００１７】
本発明においては、上記の如くして前処理された主灰、飛灰等の焼却灰をそれぞれ、或いは同時に水と混合してスラリー化する。スラリー化の方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を適宜選択して行えばよい。例えば、スラリー貯槽内に、焼却灰及び水を入れて攪拌する方法が挙げられる。
【００１８】
スラリーとする際の水の量は特に限定されるものではないが、固形分濃度が１５質量％以下となるようにすることが好ましく、１０質量％以下がより好ましく、７質量％以下が最も好ましい。この際に用いる水としては、一般的な工水、地下水、上水等を用いることができる。
【００１９】
攪拌を行う時間は、全体が均一なスラリーとなる程度であればよく、攪拌装置にもよるが、一般的には５〜６０分間程度で十分である。
【００２０】
本発明における特徴は、上記スラリー貯槽中のスラリー温度を１５℃以上の温度に維持する点にある。温度が低いほど後述するろ過、洗浄後のろ過残の塩素含有量が高い傾向にあるが、特に１５℃を屈曲点として塩素含有量は急激に多くなる傾向にある。
【００２１】
当該スラリーの温度を１５℃以上とする方法は特に限定されないが、例えば、スラリー貯槽を電熱ヒーター等の加熱装置を用いたり、高温蒸気を吹き込んで加温する方法、スラリー調製に用いる水を予め加温しておく方法などが挙げられる。
【００２２】
これらのなかでも、スラリー調製に用いる水を予め加温しておく方法が好ましい。当該加温方法としては、電熱ヒーターや熱交換器等で加温する方法、水に対して高温蒸気を導入する方法などが挙げられ、特に水に対して高温蒸気を添加して行う方法が簡便で好ましい。
【００２３】
このような方法を実施する装置の例を、図１を参照して説明する。この例では、貯水槽（１）と、スラリー貯槽（２）と、ろ過装置（３）と、貯水槽からスラリー貯槽へと水を輸送する送水管（４）と、スラリー貯槽からろ過装置へとスラリーを輸送する手段（５）を有しており、該送水管（４）の途中へ高温蒸気を導入する手段が設けられている。当該高温蒸気は、送水管に直接蒸気導入管を接続して導入してもよいが、好ましくは図示するように、送水管の途中に中間貯水槽（６）を設け、そこに該蒸気を直接吹き込んで加温する。なおここで高温蒸気とは１００℃を超える温度の蒸気をいう（好ましくは１１０〜３２０℃）。
【００２４】
蒸気の導入量はその温度等に応じて適宜設定すればよいが、スラリー貯槽中へ導入される水温が２０〜５０℃程度になるようにすることが好ましい。
【００２５】
また、スラリー貯槽中へ直接高温蒸気を吹き込む方法によれば、該吹き込みにより、攪拌効果も期待でき、これも好ましい態様である。
【００２６】
上記いずれの態様においても、エネルギー効率の観点からスラリー貯槽には保温材にて保温できるようにしておくことが好ましい。また送水管の途中で高温蒸気を導入する場合には、該導入箇所から下流の送水管も保温材で覆うことが好ましい。
【００２７】
上述の如くしてスラリー化されることにより、焼却灰中の塩素分の大部分は水中に溶解する。本発明においてはスラリーを洗浄灰と洗浄水とに分離することにより、洗浄灰の塩素量を大幅に低減できる。
【００２８】
当該分離方法は固液分離の可能な公知の方法を特に限定することなく採用できるが、分離効率、及び分離後の固形分の洗浄が容易な点でフィルタープレスが好ましい。
むろんフィルタープレス以外にも、ヌッチェ式吸引ろ過機、ドラムフィルター、ベルトフィルター等、公知ものものが際限なく利用できる。
【００２９】
上記フィルタープレス等により洗浄水と固形分（洗浄灰）とに分離した後、分離仕切れなかった洗浄水分に含まれる塩素分を除去するため、固形分をさらに水洗することが好ましい。この際に用いる水量は特に限定されないが、固形分の乾燥質量１００質量部に対して２００〜５０００質量部、効率の点で２００〜５００質量部が好ましい。なおこの洗浄工程における水温は１５℃以上でなくともかまわない。
【００３０】
本発明において、上記洗浄工程で得られた固形分（洗浄灰）は、カルシウム化合物、シリカを主成分とし、かつ塩素分が大幅に低減されているため、セメント製造工場にてセメント原料として使用される。この場合、上記固形分は水分を含有しているため、原料調整行程でセメント原料とともにドライヤーを経てサスペンションプレヒーターに供給することが好ましい。また、本発明で得られる排水は、公知の排水処理を行い処理排水として排出すればよい。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
実施例および比較例においける焼却灰中の塩素濃度の測定は、試料の焼却灰を１００℃で乾燥後、蛍光Ｘ線分析によって測定した。
【００３３】
都市ゴミ焼却炉より得られたゴミ焼却灰を用いて、スラリー貯層でスラリー濃度１０％とし、その温度を各実験例で５〜２２℃の範囲で変動させた。このスラリーをフィルタープレスに導入し、スラリー量の２倍量の水量でケーキ洗浄を行い、ゴミ焼却灰の脱水ケーキを得た。その結果をスラリー温度とゴミ焼却灰脱水ケーキ中の塩素濃度との関係として図２に示した。スラリー温度１５℃未満の場合、ゴミ焼却灰脱水ケーキ中の塩素濃度はスラリー温度への依存が大きく、１５℃以上であれば、安定した塩素濃度のゴミ焼却灰脱水ケーキが得られた。
【図１】
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【図２】
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