(57)【要約】【課題】下水汚泥焼却炉の排ガス中から重金属含有量の少ない焼却灰を回収することができ、しかもコストのかかる焼却灰への薬剤添加や排水中からの重金属除去処理を不要とした下水汚泥焼却炉の排ガス処理方法を提供する。【解決手段】下水汚泥を酸化雰囲気中で焼却する下水汚泥焼却炉１の排ガスを、重金属が揮散する８００℃以上の高温状態において高温用サイクロン３に導き、焼却灰の大部分を重金属含有量の少ない高温集塵灰４として分離回収する。一部の焼却灰は排ガスとともに高温用サイクロン３を通過させ、排ガス中に揮散した重金属を降温過程において焼却灰に再捕捉させる。この焼却灰を２５０℃以下の低温状態においてバグフィルタやセラミックフィルタ等のろ過式集塵装置６で分離回収し、低温集塵灰７を回収する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥を酸化雰囲気中で焼却する下水汚泥焼却炉の排ガスを、重金属が揮散する８００℃以上の高温状態において高温用サイクロンに導き焼却灰を分離回収するとともに、一部の焼却灰を排ガスとともに高温用サイクロンを通過させることにより、高温で排ガス中に揮散した重金属を降温過程において焼却灰に再捕捉させ、この焼却灰を２５０℃以下の低温状態において集塵装置で分離回収することを特徴とする下水汚泥焼却炉の排ガス処理方法。
【請求項２】
高温用サイクロンにおいて５μm以上の粒度の焼却灰を捕集することを特徴とする請求項一記載の下水汚泥焼却炉の排ガス処理方法。
【請求項３】
集塵装置として、バグフィルタまたはセラミックフィルタ等のろ過式集塵装置を使用することを特徴とする請求項１記載の下水汚泥焼却炉の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場から発生する下水汚泥焼却炉の排ガス処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場から大量に発生する下水脱水汚泥のほとんどは、流動床炉などの下水汚泥焼却炉において空気比が１.２〜１.６程度の酸化雰囲気中で焼却処分されている。焼却は８００℃以上の高温において行われるため、多量の焼却灰を含む高温の排ガスが発生する。このため廃熱ボイラなどにより廃熱を回収したうえ、２５０℃以下の低温状態において低温集塵機により集塵され、排ガスはさらにスクラバにおいて脱硫・脱塩されて大気中に放出されている。
【０００３】
しかしこの下水汚泥焼却炉の排ガス中にはＡｓ，Ｓｅなどの重金属が微量ながら含まれているため、低温集塵機の集塵灰を有効利用する場合に、これら重金属の溶出が問題となる。
【０００４】
そこで特許文献１に示されるように、下水汚泥焼却炉の排ガスを８００℃以上の高温状態においてセラミックフィルタで集塵する方法が提案されている。Ａｓ，Ｓｅなどの重金属は８００℃以上の高温状態においてはガス中に揮散するためセラミックフィルタを通過する。従って特許文献１の方法によれば重金属含有量の少ない焼却灰を回収することができ、その有効利用が容易となる。しかしこの方法では、排ガス中の重金属はほとんどスクラバ排水中に移行する。このためキレート処理などによって排水中から重金属を除去する操作が必要となり、その処理コストが高くつくという問題があった。
【０００５】
また特許文献２や特許文献３に示されるように、回収された焼却灰に生石灰やチオ硫酸化合物等の薬剤を添加して,あるいは加熱処理を行うことで、焼却灰中の重金属元素を固定化する方法が提案されている。しかしこの方法では一度回収した焼却灰に薬剤を添加する設備が必要となり、また薬剤に対するコストが高くつくという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−１０２６４７号公報
【特許文献２】特開昭５７−６８１８６号公報
【特許文献３】特開２００３−２４５６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、下水汚泥焼却炉の排ガス中から重金属含有量の少ない焼却灰を回収することができ、しかもコストのかかる焼却灰への薬剤添加や排水中からの重金属除去処理を不要とした下水汚泥焼却炉の排ガス処理方法を提供するためになされたものである。
【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なされた本発明の下水汚泥焼却炉の排ガス処理方法は、下水汚泥を酸化雰囲気中で焼却する下水汚泥焼却炉の排ガスを、重金属が揮散する８００℃以上の高温状態において高温用サイクロンに導き焼却灰を分離回収するとともに、一部の焼却灰を排ガスとともに高温用サイクロンを通過させることにより、高温で排ガス中に揮散した重金属を降温過程において焼却灰に再捕捉させ、この焼却灰を２５０℃以下の低温状態において集塵装置で分離回収することを特徴とするものである。なお、高温用サイクロンにおいて５μm以上の粒度の焼却灰を捕集することが好ましく、集塵装置として、バグフィルタまたはセラミックフィルタ等のろ過式集塵装置を使用することを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、下水汚泥焼却炉の排ガスを、重金属が揮散する８００℃以上の高温状態において高温用サイクロンに導き排ガス中に含まれる焼却灰の大部分を分離回収するので、重金属含有量の非常に少ない焼却灰を回収することができる。このため焼却灰の有効利用が容易となる。なお、ＡｓやＳｅ等の重金属は粒度が５μm以上の焼却灰からは溶出しにくいので、高温用サイクロンにおいて５μm以上の粒度の焼却灰を捕集するようにすれば、重金属含有量および溶出量の非常に少ない焼却灰を回収するうえで特に有利である。
【０００９】
しかも本発明では一部の焼却灰を排ガスとともに高温用サイクロンを通過させ、高温で排ガス中に揮散した重金属を降温過程において焼却灰に再捕捉させたうえで、２５０℃以下の低温状態において集塵装置で分離回収する。このため重金属は低温集塵灰中に捕捉され、その後段のスクラバ排水中にはほとんど移行しない。なお,集塵装置としてろ過式集塵装置を用いれば,集塵ろ過面の低温灰層によって重金属類の捕捉率が高まるため,より好ましい。このように本発明によれば、重金属含有量の非常に少ない大量の焼却灰と、重金属含有量の多い少量の焼却灰とに分離して回収することが可能となり、重金属含有量の多い少量の焼却灰のみを処分すればよいので、トータル処理コストを削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の好ましい実施形態を示す図であり、１は下水汚泥を空気比が１.２〜１.６程度の酸化雰囲気中で焼却する下水汚泥焼却炉であり、脱水汚泥が汚泥ポンプ２により投入され、８００℃以上の高温で焼却される。この実施形態では下水汚泥焼却炉１は流動炉であるが、炉の形式は特に限定されるものではない。前記したように、下水汚泥焼却炉１から排出される排ガス中には焼却灰のほかに、Ａｓ，Ｓｅなどの重金属がｐｐｍオーダーで含まれているが、高温状態ではこれらの重金属はガス化している。
【００１１】
本発明では、下水汚泥焼却炉１の排ガスは高温用サイクロン３に導かれる。この高温用サイクロン３内の排ガス温度は、重金属が揮散する８００℃以上の高温状態にある。排ガス中の焼却灰は分離回収され高温集塵灰４となるが、焼却灰のうち粒度の小さいものは高温用サイクロン３を通過する。高温用サイクロン３で回収される焼却灰と通過する焼却灰の重量比は例えば８：２程度である。重金属はガス化されているため、この高温集塵灰４は重金属をほとんど含まないクリーンなものであり、有効利用を行う際に重金属の溶出が問題となることはない。
【００１２】
図２は、高温用サイクロン３における捕集温度と、捕集された高温集塵灰のＡｓ，Ｓｅの溶出値との関係を示すグラフである。このグラフに示されるように、捕集温度が８００℃を越えるとＡｓ，Ｓｅともに０.０１ｍｇ/Ｌを下廻る。特に８２０℃以上とすれば０.００５ｍｇ/Ｌ以下にまで減少する。
【００１３】
また図３は、８２０℃で捕集した高温集塵灰の粒度と、捕集された高温集塵灰のＡｓ，Ｓｅの溶出値との関係を示すグラフである。図２に示すとおり粒度が５μm以上の焼却灰からはＡｓやＳｅが溶出しにくいので、高温用サイクロンにおいて５μm以上の粒度の焼却灰を捕集するようにすれば、極めてクリーンな焼却灰を回収することができる。
【００１４】
高温用サイクロン３を通過した排ガスは後段の冷却塔５に送られ、２５０℃以下の低温状態まで冷却される。この降温過程において重金属のガスは焼却灰の表面に凝結して再捕捉される。そこでこのような焼却灰を含む排ガスを２５０℃以下の低温状態においてろ過
式集塵装置６で集塵すると、重金属含有量の多い低温集塵灰７が分離回収される。ろ過式集塵装置６としては、バグフィルタまたはセラミックフィルタを使用することが好ましい。これらは排ガス中のダスト分を完全に除去することができ、重金属含有量の多い焼却灰が更に後段に移行することを防止できるからである。
【００１５】
なお、ろ過式集塵装置６における排ガス温度は重金属を焼却灰の表面に凝結させるために２５０℃以下とするが、酸露点よりも低温になるまで過度に冷却すると酸が液化し、配管等を腐蝕損傷させるおそれがあるため、酸露点（排ガス組成により異なるが、約１５０℃）よりも高温に維持することが好ましい。
【００１６】
ろ過式集塵装置６を通過した排ガスはスクラバ８において脱硫・脱塩され大気中に放出されるが、この排ガス中には重金属はほとんど含まれないので、特許文献１の従来方法のようにスクラバ排水中から重金属を回収する必要はなく、また特許文献２や３のような一旦回収した焼却灰に対する薬剤添加も必要としないので、トータルな処理コストを大幅に引き下げることができる。
【実施例】
【００１７】
ある下水処理場で発生した下水汚泥脱水ケーキを炉内温度が８５０℃の流動床式の下水汚泥焼却炉で焼却し、その排ガスを図１に示した本発明の方法により処理した。またこれと比較するために、下水汚泥焼却炉の排ガスを熱交換器により３００℃まで冷却したうえで、サイクロン及び電気集塵機で集塵する従来法によっても処理した。
【００１８】
先ず従来法によるサイクロン及び電気集塵機の集塵灰についてＡｓ，Ｓｅの溶出試験（環告４６号）を行ったところ、集塵灰のＡｓ溶出値は０.１１ｍｇ／Ｌ、Ｓｅ溶出値は０．２８ｍｇ／Ｌであった。土壌環境基準値はＡｓ，Ｓｅともに０.０１ｍｇ／Ｌ未満であるから、これらの集塵灰はその用途に多大な制限を受けることになり実質的には有効利用を行うことは困難である。
【００１９】
これに対して、本発明方法による高温集塵灰（集塵温度８２０℃、集塵粒度５μm以上）のＡｓ溶出値は定量下限値である０.００５ｍｇ／Ｌ以下、Ｓｅ溶出値は０.００２ｍｇ／Ｌであり、低温集塵灰のＡｓ溶出値は０．２７ｍｇ／Ｌ、Ｓｅ溶出値は０.１６ｍｇ／Ｌであった。また日を変えて行った２回目の測定では、高温集塵灰のＡｓ溶出値は０.００５ｍｇ／Ｌ以下、Ｓｅ溶出値は０.００３ｍｇ／Ｌであり、低温集塵灰のＡｓ溶出値は０．２９ｍｇ／Ｌ、Ｓｅ溶出値は０.０７６ｍｇ／Ｌであった。
【００２０】
高温集塵灰と低温集塵灰の重量比は約８：２であり、Ａｓ，Ｓｅ等の重金属は２割の低温集塵灰に集中し、８割の高温集塵灰中にはほとんど含有されていないことが確認された。高温集塵灰のＡｓ，Ｓｅの溶出値はともに土壌環境基準値の０.０１ｍｇ／Ｌ未満をクリアしており、さまざまな有効利用用途への適用が可能である。このように本発明によれば、焼却灰の大部分を重金属含有量の非常に少ない高温集塵灰として回収することができる。このため下水汚泥焼却炉から排出される焼却灰の有効利用が、きわめて容易となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の説明図である。
【図２】捕集温度と、高温集塵灰のＡｓ，Ｓｅの溶出値との関係を示すグラフである。
【図３】高温集塵灰の粒度と、高温集塵灰のＡｓ，Ｓｅの溶出値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１  下水汚泥焼却炉
２  汚泥ポンプ
３  高温用サイクロン
４  高温集塵灰
５  冷却塔
６  ろ過式集塵装置
７  低温集塵灰
８  スクラバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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