(57)【要約】【課題】  廃棄物処理装置から排出される飛灰から鉛を高効率に除去できるようにする。【解決手段】  廃棄物処理装置から排出される飛灰にアルカリ水溶液を混合するアルカリ抽出工程２５と、該工程で混合された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第１の固液分離工程２７と、該工程で分離したろ液に水溶性硫化物を加える沈殿工程２９と、該工程で生成された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第２の固液分離工程３１とを備える飛灰の重金属類除去方法において、アルカリ抽出工程２５を加熱して行なうことにより、飛灰から鉛を高効率に除去する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物処理装置から排出される飛灰にアルカリ水溶液を混合する第1の工程と、該第1の工程で混合された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第２の工程と、該第２の工程で分離したろ液に水溶性硫化物を加える第３の工程と、該第３の工程で生成された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第４の工程とを備え、前記飛灰から重金属類を除去する飛灰の重金属類除去方法において、
前記第１の工程を加熱して行なうことを特徴とする飛灰の重金属類除去方法。
【請求項２】
前記第１の工程の加熱温度は、９０℃以上、望ましくは１００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の飛灰の重金属類除去方法。
【請求項３】
前記第１の工程の前記アルカリ水溶液は、水酸化物イオン濃度が０．５モル／リットル以上、４モル／リットル以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の飛灰の重金属類除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物処理装置から排出される飛灰の重金属類除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処理装置から排出される飛灰には、重金属類が含まれていることから、環境汚染防止及び重金属資源の有効活用の観点から、飛灰から重金属類を除去、回収することが望まれている。
【０００３】
そこで、従来、酸やアルカリを用いた湿式の処理法により、飛灰から重金属類を除去、回収することが提案されている（特許文献１、非特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０９５３３号公報
【非特許文献１】「次世代型ごみ焼却処理施設の開発  平成８〜１０年度総合報告書」、財団法人廃棄物研究財団  平成１１年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の重金属類の除去技術によれば、種々の重金属を除去できるが、飛灰中の鉛を高効率で除去するという要望に対応することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、飛灰から鉛を高効率に除去できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、実験等を含めて研究した結果、廃棄物処理装置から排出される飛灰にアルカリ水溶液を混合して鉛を溶出ないし抽出させる際に、その混合液を加熱することにより、鉛の溶出率を高めることができることを知見した。
【０００８】
この知見に基づいて、本発明の飛灰の重金属類除去方法は、廃棄物処理装置から排出される飛灰にアルカリ水溶液を混合する第1の工程と、該第1の工程で混合された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第２の工程と、該第２の工程で分離したろ液に水溶性硫化物を加える第３の工程と、該第３の工程で生成された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第４の工程とを備え、前記飛灰から重金属類を除去する飛灰の重金属類除去方法において、前記第１の工程を加熱して行なうことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、第１の工程により、飛灰中の鉛を主とした一部の重金属類がアルカリ水溶液中に溶出され、残りの重金属類は水酸化物として沈殿する。この沈殿物は第２の工程にて分離除去される。一方、第２の工程のろ液に、第３の工程において水溶性硫化物を加えることにより、ろ液中の鉛を主とする重金属類は、硫化物として沈殿する。この沈殿物を次の第４の工程にて分離することにより、鉛を主とする重金属類を分離して回収できる。
【００１０】
上記の場合において、第１の工程における混合液の加熱温度は、９０℃以上、望ましくは１００℃以上とすることができ、これにより、鉛の溶出率を一層向上させることができる。例えば、最終的に分離できる鉛の量は、飛灰中の鉛の量に対しておよそ６０重量％〜８５重量％とすることができる。また、アルカリ水溶液は、水酸化物イオンの濃度として、０．５モル／リットル以上、４モル／リットル以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上述したように、本発明によれば、飛灰から鉛を高効率に除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１に本発明の飛灰の重金属類除去方法の一実施の形態の処理工程図を示し、図２に、図１の飛灰の重金属類除去方法を適用した廃棄物処理システムの一実施形態の全体構成図を示す。
【００１４】
図２において、廃棄物１は適当な大きさに粉砕されて熱分解反応器２に投入される。熱分解反応器２は、一端から投入される廃棄物１を低酸素雰囲気で加熱して熱分解しながら他端に移送し、他端から熱分解ガス３と熱分解残渣４を排出する。熱分解ガス３は、燃焼溶融炉５に供給されて燃焼される。熱分解残渣４には、熱分解により生成された熱分解カーボン等の可燃物と、廃棄物１に含まれていた金属片、ガラス、陶器、コンクリート片等の不燃物が含まれており、分別装置６にて熱分解カーボン７と他の不燃物に分別される。分別された熱分解カーボン７は燃焼溶融炉５に供給して燃焼処理することができる。燃焼溶融炉５では、熱分解ガス３及び熱分解カーボン７が燃焼処理される。この燃焼熱により、通常、熱分解ガス３及び熱分解カーボン７に含まれる灰分が溶融されてスラグとなり、炉壁を伝って炉底部から例えば水槽内に落下して固化された溶融スラグとして排出される。燃焼溶融炉５の燃焼排ガス８は、熱回収装置９に導かれて熱回収される。この熱回収装置９は、例えば、熱分解反応器２の熱分解熱源として用いる気体（例えば、空気）を加熱する熱交換器、及び発電等に用いる蒸気を発生する廃熱ボイラ等を含んで構成することができる。熱回収装置９から排出される排ガス１０は、バグフィルタなどから構成される集塵装置１１に導かれ、排ガス１０に含まれる飛灰１８が捕集される。集塵装置１１から排出される排ガス１２は、脱塩剤１３が添加されてバグフィルタにより構成される脱塩装置１４に導かれる。脱塩装置１４においては、バグフィルタのろ布面に脱塩剤１３の層が形成され、その脱塩剤層を通過する排ガス１３中の塩素分及び硫黄分が脱塩剤１３と反応して排ガス１２から分離される。脱塩装置１４を通過した排ガス１５は誘引送風機１６を介して煙突１７から大気中に排出される。
【００１５】
一方、熱回収装置９において重力沈降した飛灰１８及び集塵装置１１により捕集された飛灰１８は、重金属類除去装置２０に導いて処理される。
【００１６】
次に、本実施形態の特徴である重金属類除去装置２０について、図１を用いて説明する。図１に示すように、飛灰１８にアルカリ水溶液を混合して飛灰中の重金属を抽出するアルカリ抽出工程２５と、アルカリ抽出工程２５で抽出された重金属を含む混合液を沈殿物とろ液とに分離する第１の固液分離工程２７と、固液分離工程２７で分離したろ液に水溶性硫化物を加える沈殿工程２９と、沈殿工程２９で生成された混合液を沈殿物とろ液とに分離する第２の固液分離工程３１から構成される。
【００１７】
アルカリ抽出工程２５は、飛灰１８に苛性ソーダなどのアルカリ水溶液を加えて混合攪拌するとともに加熱する。ここで、加熱する理由は、鉛の溶出率を高くするためである。この工程により、飛灰１８中の鉛と一部の重金属類がアルカリ水溶液中に溶出される。飛灰は残りの重金属類の水酸化物とともに沈殿する。
【００１８】
アルカリ抽出工程２５における沈殿物は、第１の固液分離工程２７にて分離除去される。分離された沈殿物３３は、例えば、乾燥装置２１を介して燃焼溶融炉５に戻して溶融スラグ化することができる。なお、乾燥を行なわずに炉に戻しても構わない。
【００１９】
次の沈殿工程２９において、固液分離工程２７から排出されるろ液に、水硫化ソーダ（ＮａＨＳ）、硫化ソーダ（Ｎａ２Ｓ）などの水溶性硫化物が添加される。この添加量は、ろ液中の鉛の量に対し２当量以上の水溶性硫化物であればよい。これにより、鉛を主とする重金属類が硫化物として沈殿し、ろ液中の鉛はほぼ１００％沈殿する。この沈殿工程２９においては、特にｐＨ調整の必要はなく、ろ液に対してそのまま水溶性硫化物を加えることで容易に鉛は沈殿する。
【００２０】
沈殿工程２９において生成される鉛を含む沈殿物は、第２の固液分離工程３１にて分離除去される。これにより、鉛を主とする重金属類を分離除去できる。沈殿工程２９で分離された沈殿物３５には、鉛が高い含有率で含まれているから、例えば、山元還元して資源として利用することが可能である。あるいは、適宣必要な処理を行なった後、最終処分することができる。一方、固液分離工程３１にて分離されたろ液には、飛灰１８中の塩類が含まれるから、図示していない処理工程により、排水基準を満足するように脱塩処理等を行なって系外に排水する。
【００２１】
上述したように、本実施形態の重金属類除去方法によれば、飛灰中の重金属を抽出するアルカリ水溶液との混合液を加熱することにより、飛灰中の鉛を高い溶出率で抽出することができ、その鉛を含む抽出液に水溶性硫化物を加えて鉛を沈殿させて分離していることから、高い効率で鉛を分離、回収することができる。
【００２２】
ここで、アルカリ抽出工程２５における処理条件の一つの実施例を次に示す。
【００２３】
・加熱温度：９０℃以上、望ましくは１００℃以上
・アルカリ（ＮａＯＨ）濃度：０．５モル／リットル
・固液比：飛灰／アルカリ水溶液＝１／１０
・攪拌時間：５分
この処理条件は、一例であり、例えば、アルカリ濃度、固液比及び攪拌時間は必要に応じて変更できる。
【００２４】
次に、アルカリ抽出工程２５における混合液を加熱することにより、鉛の溶出率が高くなることを示す実験データについて、図３及び図４を用いて説明する。ここで、図３は、実験に用いた飛灰の組成分析データの一例であり、鉛及び他の元素の含有量が示されている。図４は、アルカリ濃度が０．５モル／リットルの条件下にて、アルカリ抽出液の加熱温度と鉛溶出量との関係を示した図である。
【００２５】
図３に示す組成の飛灰を、上記実施例の条件にてアルカリ水溶液にて抽出処理した結果、図４に示すように、飛灰中の鉛の含有量に対して鉛が溶出した割合は、９０℃では約６０重量％、１００℃では約８５重量％であった。このように、飛灰とアルカリ水溶液の混合液を加熱することにより、鉛を高効率で溶出させることができる。なお、常温（２５℃）のアルカリ水溶液に飛灰を混合した場合の鉛の溶出率は、約５０％であるから、本実施例によれば、溶出率を大幅に向上できる。例えば、沈殿物３５中の鉛の含有量は、図５の分析結果に示すように、８２．５％であった。このことから、本実施形態によれば、飛灰１８から選択的に鉛を除去することができる。
【００２６】
また、上記実施例では、ＮａＯＨの濃度は０．５モル／リットルとしたが、図６に示す実験データから、０．５モル／リットル以上、４モル／リットル以下という条件で実施することが適当である。すなわち、図６は、ＮａＯＨ濃度が鉛溶出量に及ぼす関係を表し、０．５モル／リットル未満では、あまり溶出率が高くないが、ＮａＯＨ濃度が高くなるにつれて溶出率が増加していることがわかる。しかし、ＮａＯＨ濃度が１モル／リットルを越えると鉛の溶出率が飽和する傾向にある。一方、ＮａＯＨ濃度がおよそ４モル／リットルを超えて高くなると、ＮａＯＨ水溶液の粘性が高くなり、沈殿物とろ液の固液分離に時間がかかることから、ＮａＯＨ濃度の上限は４モル／リットルとするのが好ましい。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態によれば、飛灰から鉛を高効率に分離、回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の飛灰の重金属類除去方法の一実施の形態の処理工程図である。
【図２】本発明の飛灰の重金属類除去方法を適用した廃棄物処理システムの一実施形態の全体構成図である。
【図３】飛灰の組成分析データの一例を示す図である。
【図４】アルカリ抽出液の加熱温度と鉛溶出量との関係を表す図である。
【図５】最終的に得られる沈殿物中の鉛含有量の一例を示す図である。
【図６】ＮａＯＨ濃度が鉛溶出量に及ぼす関係を表す線図である。
【符号の説明】
【００２９】
２５  アルカリ抽出工程
２７  固液分離工程
２９  沈殿工程
３１  固液分離工程
【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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【図６】
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