(57)【要約】【課題】焼却灰や焼却飛灰、溶融飛灰ならびにごみ焼却残さ等が埋設されている最終処分場より掘り起こされたごみ焼却残さ中に含まれる塩素について、水溶性塩素だけでなく、難溶性塩素の除去が十分に行われ、セメント原料化に支障が生じない、簡便で効率の良い塩素除去技術を提供することにある。【解決手段】焼却灰や焼却飛灰、ならびにごみ焼却残さ等が埋設されている最終処分場より掘り起こされたごみ焼却残さ中に含まれる塩素を除去して、セメント原料として資源化する方法において、洗浄水として炭酸塩を添加した水溶液を用いて洗浄することを特徴とする灰類のセメント原料化方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰及びごみ焼却残さが埋設されている最終処分場より掘り起こされたごみ焼却残さ、からなる群から選ばれる一種以上の灰類に洗浄水を添加し、該灰類に含まれる塩素を除去して、セメント原料とする方法において、洗浄水として炭酸塩を含む水溶液を用いることを特徴とする灰類のセメント原料化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却時に発生する焼却灰、焼却飛灰や溶融飛灰、ならびにごみ焼却残さ等が埋設されている最終処分場より掘り起こされたごみ焼却残さ中に含まれる塩素を除去して、セメント原料として資源化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物や産業廃棄物の焼却時に発生する焼却灰、焼却飛灰といった焼却残さの大部分は最終処分場にて埋立処分されている。ところが近年、最終処分場の確保が困難となってきており、これらの灰の有効利用が大きな課題となっている。
【０００３】
一方、従来の最終処分場には上記の焼却残さのほかにプラスチック類、びん、缶、がれき等の多種多様な廃棄物が無秩序に埋設されている。これら埋立物の中には分別を行えば再生利用が図れるものが多く含まれており、満杯となった最終処分場あるいは現在使用中の最終処分場から再生可能な廃棄物を抽出し、新たな環境負荷を生じさせずに再生することは、資源の有効利用と最終処分場の延命化が同時に図れることから、これら灰類の有効利用のための中間処理技術の開発が望まれている。
【０００４】
灰類の有効利用方法としては、セメント原料化や山元還元と呼ばれる重金属回収等がある。廃棄物のセメント原料化についてはエコセメントのＪＩＳが制定（ＪＩＳ  Ｒ５２１４）されたこともあり、今後ますますセメント製造、特にエコセメント製造において廃棄物の有効利用が図られるものと思われる。しかし焼却灰及び飛灰、選別不燃物中には多量の塩素が残留している。これら焼却残渣をそのままセメント製造に利用しようとすると投入量がかなり限定されることとなるため、脱塩素処理は必須であり、効率的な塩素除去技術が要求される。
【０００５】
これら塩素は主に水溶性であるため、脱塩素には水洗浄を行うのが一般的であり、廃棄物中の塩素分を水中に溶出させる技術が知られている。例えば、焼却灰を水で洗浄することにより、塩素を除去した後、セメント原料として利用する技術が提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開平９―１８７７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、焼却残さを単純に水で洗浄しただけでは、含有されている塩素の一部分しか溶解せず、また塩素分のうちフリーデル氏塩に代表されるような難水溶性の塩類が存在するため、水洗浄だけでは処理できない。特にごみ焼却残さが埋設されている最終処分場のごみ焼却残さ中の塩素分については雨水により水溶性塩素が洗い流されており、その結果難水溶性塩素の占める割合が高く、水洗浄を行っても脱塩素効果が低いなどの問題を有している。
【０００７】
本発明は、水溶性塩素だけでなく、難溶性塩素の除去が十分に行われ、灰類のセメント原料化に支障が生じない、簡便で効率の良い塩素除去技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、洗浄水に炭酸塩を添加した水溶液を用いることで、単純な水洗浄よりも焼却灰、焼却飛灰ならびに選別不燃物中の塩素含有量を低減できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は、焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰及びごみ焼却残さが埋設されている最終処分場より掘り起こされたごみ焼却残さ、からなる群から選ばれる一種以上の灰類に洗浄水を添加し、該灰類に含まれる塩素を除去して、セメント原料とする方法において、洗浄水として炭酸塩を含む水溶液を用いることを特徴とする灰類のセメント原料化方法を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、炭酸塩を添加した水溶液を用いて洗浄することで得られる上記灰類中の塩素含有濃度を効果的に除去することができる。すなわち、焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰ならびにごみ焼却残さ等が埋設されている最終処分場より掘り起こされたごみ焼却残さ中の塩素を効果的に分離することができ、固液分離後に得られる水洗残さをセメント原料として資源化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】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明においてセメント原料化の対象となる灰類は、焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰又はごみ焼却残さが埋設されている最終処分場より掘り起こされたごみ焼却残さである。焼却灰とは、一般廃棄物や産業廃棄物を焼却炉で焼却した際に生ずる灰をいい、焼却飛灰とは、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却時に発生する酸性ガスを処理した際に生ずる灰をいい、溶融飛灰とは、焼却灰や焼却飛灰の溶融時に発生する酸性ガスを処理した際に生ずる灰を指す。
【００１３】
また、ごみ焼却残さ等が埋設されている最終処分場より掘り起こされたごみ焼却残さとは、最終処分場を掘り起こした際に発生する掘り起こし廃棄物を、約100mmの粗選別および磁力選別を行い、鉄類が除去された100mm以下の部分を乾燥後、振動ふるいおよび手選別を行い、最終的に焼却残さを含む土砂類、可燃物＋プラスチック類、ビン・カン類、石・ガレキ類に分別して得られるもののうちの一つである。
【００１４】
本発明においては、これらのうちから選択される一種以上のものであればよく、複数の灰類が混合されたものであってもよい。
【００１５】
本発明においては、上記灰類に、洗浄水を添加し混合して灰類に含まれる塩素を洗浄水に溶出させるのであるが、洗浄水として炭酸塩を含む水溶液を用いることを特徴としている。
【００１６】
本発明に用いる炭酸塩としては、炭酸アンモニウム、炭酸カリウム、炭酸カリウムナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。この中で、炭酸ナトリウムが反応当量およびコストの点から好ましい。
【００１７】
炭酸塩の添加量は、洗浄対象物１００質量部に対し、０．１〜１０質量部となるように水溶液に添加することが好ましく、特に１〜５質量部が好ましい。添加量が０．１質量部未満であると、塩素除去効果が不十分であり、１０質量部を超えると炭酸塩の薬剤コストが大きくなるので好ましくない。
【００１８】
炭酸イオンはフリーデル氏塩等の難溶性の塩素を分解し、可溶化させる効果を持つことが知られている。本発明ではこの原理を利用し、水洗浄のみでは溶出させることが出来なかった塩素分をさらに洗浄水側に溶出させることが出来るものと考えられる。
【００１９】
本発明において、炭酸塩を含む洗浄水の添加量は、洗浄対象物と洗浄水との固液比は、洗浄対象物の湿重量：洗浄水の容量＝１：１〜１：３０が好ましく、特に１：２〜１：１０が好ましい。１：１未満の場合は混合および塩素溶解が困難となり、１：３０を超える場合は設備容量および排水処理の負担が大きくなるので好ましくない。
【００２０】
本発明においては、以上のようにして炭酸塩を含む洗浄水を添加することにより、不燃物のｐHはおよそ１０〜１１程度になる。
【００２１】
本発明における混合方法は、洗浄水を加えた後、浸漬洗浄や機械撹拌を用いて洗浄操作を行う。機械撹拌を用いる場合はいずれの手段でもよく、例えば回転式撹拌機を用いて１０分〜２時間撹拌を行ってもよい。また超音波洗浄や磨砕洗浄のような物理洗浄を促進する手段を用いてもよい。
【００２２】
本発明においては塩素除去効果を上げるために、洗浄水の温度を３０〜１００℃に設定するのが好ましく、さらに好ましくは４０〜８０℃である。操作としては、洗浄水が所定の液温となるように恒温水槽を用いて温度調整を行えばよい。
【００２３】
本発明においては洗浄水の添加・混合後、次に脱水を行い、水洗ろ液と水洗残さとに分離する。脱水する手段としてはどのような方法でもよく、例えば、重力沈降分離や遠心分離、ベルトプレスなどが用いられる。
【００２４】
本発明においては塩素除去効果を上げるために、多段式洗浄を用いてもよく、例えば、まず浸漬洗浄あるいはその他の方法による第一洗浄を行い、固液分離後に得られた水洗残さに対し、浸漬洗浄あるいはその他の方法による第二洗浄を行い、その後脱水を行ってもよい。
【００２５】
なお、洗浄後発生する水洗ろ液については既存の排水処理により、微量重金属類の除去が行われたのち、中和処理し系外へ放流するか、または濃縮晶析などにより、塩回収を行ってもよい。
【００２６】
本発明により塩素が除去された洗浄残さは、乾燥および粉砕により、水分量と粒度の調整が行われた後、搬出され、セメント原料として用いられる。洗浄処理後の塩素濃度は低ければ低いほどよいが、できるだけJIS規格のセメント原料の塩素含有許容量である350ppm以下とした方が好ましい。塩素濃度が少なくなるほど、この洗浄処理により得られた物質がセメント原料の一部に代替えされる割合が増加する。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２８】
本実施例において、塩素含有量は、振盪抽出法とアルカリ溶融法により測定した。
【００２９】
振盪抽出法は、試料１重量部に対し、水100重量部を加えて振盪抽出操作を行い、抽出液をチオシアン酸水銀(II)吸光光度法による測定を行い、得られた値を塩素量とした。
【００３０】
アルカリ溶融法は、試料に所定量の炭酸カリウムナトリウムを加えて900℃でアルカリ溶融し、溶融物をチオシアン酸水銀(II) 吸光光度法による測定を行い、得られた値を塩素量とした。
【００３１】
２通りの塩素含有量測定を行うのは、難水溶性塩素含有量をアルカリ溶融法による塩素含有量と振盪抽出法による塩素含有量の差と定義し、以降説明する洗浄による難水溶性塩素濃度の除去効果を知ることが目的である。
【００３２】
実施例１
選別焼却残さ（１）として、塩素含有濃度が5,060mg/kg-dry（振盪抽出法）、5,200mg/kg-dry（アルカリ溶融法）を含む、某最終処分場を掘り起こして発生する掘り起こし廃棄物を選別して得られる焼却残さ40.0g（湿量）に炭酸ナトリウム0.4gを添加した水溶液120mL（固液比１：３）を洗浄水として加え、小型攪拌機により120rpm、1時間撹拌を行なった。撹拌終了後、固液分離を行い、塩素含有濃度が745mg/kg-dry（振盪抽出法）、1,245mg/kg-dry（アルカリ溶融法）の水洗残さ（１）として26.2g（乾量）と塩素含有濃度が824mg/Lの水洗ろ液（１）として101mLを得た。
【００３３】
実施例2
実施例１と同じ選別焼却残さ（１）の40.0g（湿量）に炭酸ナトリウム2.0gを添加した水溶液120mL（固液比１：３）を洗浄水として加え、超音波細胞破砕装置で出力20ワット、小型攪拌機による撹拌120rpm、および恒温水槽を用いて混合洗浄時の温度を80℃に調整して1時間超音波＋撹拌＋高温度水洗浄を行った。撹拌終了後、固液分離を行い、塩素含有濃度が675mg/kg-dry(振盪抽出法)、1,100mg/kg-dry（アルカリ溶融法）の水洗残さ（２）として28.6g（乾量）と塩素含有濃度が953mg/Lの水洗ろ液（２）として88.5mLを得た。
【００３４】
比較例１
実施例１と同じ選別焼却残さ（１）の40.0g（湿量）に水120mL（固液比１：３）を加え、炭酸ナトリウムは添加せずに小型攪拌機により120rpm、1時間撹拌を行う。撹拌終了後、固液分離を行い、塩素含有濃度が1,040mg/kg-dry（振盪抽出法）、1,605mg/kg-dry（アルカリ溶融法）の水洗残さ（３）として25.4g（乾量）と塩素含有濃度が768mg/Lの水洗ろ液（３）として102mLを得た。
【００３５】
比較例２
実施例２と同じ選別焼却残さ（１）の40.0gに水120mL（固液比１：３）を加え、炭酸ナトリウムは添加せずに超音波細胞破砕装置で出力20ワット、小型攪拌機による撹拌120rpm、および恒温水槽を用いて混合洗浄時の温度を80℃に調整して1時間超音波＋撹拌＋高温度水洗浄を行った。撹拌終了後、固液分離を行い、塩素含有濃度が950mg/kg-dry（振盪抽出法）、1,465mg/kg-dry（アルカリ溶融法）の水洗残さ（４）として27.4g（乾量）と塩素含有濃度が872mg/Lの水洗ろ液（４）として90.8mLを得た。
【００３６】
実施例１、２で得られた水洗残さ（１）、（２）および比較例１、２で得られた水洗残さ（３）、（４）についての塩素含有量および実施例１、２および比較例１、２での水洗ろ液中の塩素含有濃度について表１に示す。
【００３７】
【表１】
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表１から、比較例１における水洗残さ中の塩素含有濃度は1,040mg/kg-dry（振盪抽出法）、1,605mg/kg-dry（アルカリ溶融法）、水洗ろ液中の塩素含有濃度は768mg/Lであり、これに対し、実施例１で得られる水洗残さ中の塩素含有濃度は745mg/kg-dry(振盪抽出法)、1,245mg/kg-dty(アルカリ溶融法)、水洗ろ液中の塩素含有濃度は824mg/Lとなり、炭酸塩を加えて洗浄することで塩素除去が効果的に行われていることがわかる。また実施例２のように超音波洗浄と高温度水洗浄を付加することにより、水洗残さ中の塩素含有濃度は675mg/kg-dry(振盪抽出法)、1,100mg/kg-dty(アルカリ溶融法)、水洗ろ液中の塩素含有濃度は953mg/Lとなり塩素除去効果が上がることがわかる。
【００３８】
振盪抽出法とアルカリ溶融法における水洗残さ中の塩素含有濃度分析結果の差について、比較例１および２では565〜875mg/kg-dryであり、これに対し実施例１および２では425〜500mg/kg-dryであり、難水溶性塩素分の除去も効果的に行われていることがわかる。
【００３９】
以上より、洗浄水として炭酸塩を添加した水溶液を用いて洗浄することにより、水溶性の塩素分だけでなく、難水溶性の塩素分も除去できることがわかる。この結果、得られたセメント原料の塩素含有濃度をさらに低減することができる。よって、この洗浄処理により得られた物質を、より大きな割合で、通常のセメント原料の一部に置き換えることが可能となる。