(57)【要約】【課題】汚泥焼却炉排ガス中に含まれる焼却灰を、重金属類の残留量が極めて少ない低溶出灰と、重金属類を比較的多量に含む灰とに分別して回収することができる汚泥焼却炉排ガスの集塵方法を提供する。【解決手段】汚泥焼却炉１の排ガスを７００℃以上で高温セラミックフィルタ３に供給して高温集塵灰を捕集したのち、分級機４により粗粒灰と微粒灰とに分級する。分級限界粒径は１０μm以上とする。粗粒の高温集塵灰からの重金属溶出量は環境基準をクリアし、低溶出灰として再利用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥焼却炉の排ガスを７００℃以上で高温セラミックフィルタに供給して高温集塵灰を捕集したうえ、捕集された高温集塵灰を粗粒灰と微粒灰とに分級し、粗粒灰を重金属類の溶出量が小さい低溶出灰として回収することを特徴とする汚泥焼却炉排ガスの集塵方法。
【請求項２】
粗粒灰の最小粒径を、１０μｍ以上としたことを特徴とする請求項１記載の汚泥焼却炉排ガスの集塵方法。
【請求項３】
高温集塵灰が捕集された排ガスを、高温セラミックフィルタの後段に設置された排熱回収装置に導いて排熱回収を行うことを特徴とする請求項１記載の汚泥焼却炉排ガスの集塵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水脱水汚泥を焼却する際に発生する汚泥焼却炉排ガスの集塵方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場から発生する下水脱水汚泥の処理方法として、従来から様々な技術が開発されているが、主流を占めるのは焼却処理法である。この汚泥焼却炉の排ガスを集塵機で捕集した集塵灰には微量ながら重金属が含まれており、そのまま埋設処理すると特にＡｓ、Ｓｅ、Ｆ、Ｂが土壌環境基準に規定される溶出基準を超えて土壌中に溶出する可能性がある。ちなみに、各溶出基準値はＡｓ及びＳｅが０．０１ｍｇ／Ｌ、Ｆが０．８ｍｇ／Ｌ、Ｂが１．０ｍｇ／Ｌである。このため大量に発生する汚泥焼却灰の有効利用を図る場合には、これらの有害成分の溶出防止手段を講ずる必要があり、有効利用の障害となっていた。
【０００３】
そこで本発明者等は、汚泥焼却炉の排ガスを７００℃以上で高温サイクロンに供給して高温集塵灰を捕集したのち、その後段に設置されたバグフィルタなどのろ過式集塵装置で低温集塵灰を捕集する技術を開発し、特許文献１として提案済みである。この技術は、ＡｓやＳｅ等の重金属類は７００℃以上で気化するため高温集塵灰に残留しにくいことを利用し、ＡｓやＳｅ等の残留量の少ない高温集塵灰を回収する方法である。排ガス中のＡｓやＳｅ等は高温サイクロンをガス状態で通過するが、その後の排ガス温度の降下とともに凝結して焼却灰の表面に付着し、後段の２００〜３５０℃程度のろ過式集塵装置で低温集塵灰とともに捕集される。
【０００４】
この特許文献１の方法によれば、ＡｓやＳｅ等の重金属類の残留量の少ない比較的多量の高温集塵灰と、ＡｓやＳｅ等の重金属類（以下、単に重金属類と記す）を含む比較的少量の低温集塵灰とに分別回収が可能となり、高温集塵灰の有効利用を図ることができる。ところが最近になって、集塵灰からの重金属類の溶出量を従来よりも一段と低減したいとの要求が高まっている。このため、重金属類の溶出量を一段と低減できる新規な汚泥焼却炉排ガスの集塵方法が求められていた。
【特許文献１】特開２００６‐１１６５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した要望に応えるためになされたものであり、汚泥焼却炉排ガス中に含まれる焼却灰を、重金属類の残留量が極めて少ない低溶出灰と、重金属類を比較的多量に含む灰とに分別して回収することができる汚泥焼却炉排ガスの集塵方法を提供することを主たる目的とするものである。また本発明のその他の目的は、排ガスからの熱エネルギの回収を効率よく行うことができる汚泥焼却炉排ガスの集塵方法を提供することである。
【０００６】
本発明者等はこのような課題を解決するために検討を重ねた結果、重金属類は焼却灰のうちでも微粒灰の表面に付着しやすく、例えば高温集塵灰のうち粒径１０μｍ以下の微粒灰をカットして粗粒灰のみとすれば、重金属類の溶出量の少ない低溶出灰を回収できることを究明した。この現象は粒径が小さくなると比表面積が増加し、単位重量あたりの重金属類の付着量が増加するためではないかと推測される。なお、本発明者等は特許文献１に明示の無いＰ及びＦ、Ｂにも溶出低減効果が見られることを確認している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであって、汚泥焼却炉の排ガスを７００℃以上で高温セラミックフィルタに供給して高温集塵灰を捕集したうえ、捕集された高温集塵灰を粗粒灰と微粒灰とに分級し、粗粒灰を重金属類の溶出量が小さい低溶出灰として回収することを特徴とするものである。なお、粗粒灰の最小粒径を、１０μｍ以上とすることが好ましく、また、高温集塵灰が捕集された排ガスを、高温セラミックフィルタの後段に設置された排熱回収装置に導いて排熱回収を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、高温セラミックフィルタにより７００℃以上の高温状態で捕集された高温集塵灰を粗粒灰と微粒灰とに分級し、粗粒灰を低溶出灰として回収する。上記したように粒径が小さくなると比表面積が増加し、単位重量あたりのＰ及び重金属類の付着量が増加するため、例えば粒径が１０μｍ以下の微粒灰をカットして最小粒径を１０μｍ以上とすれば、高温集塵灰からのＰ及び重金属類の溶出量を一段と低下させることが可能となる。
【０００９】
また本発明によれば、高温セラミックフィルタを用いて集塵するために微粒灰も除去され、高温セラミックフィルタの後段に設置された排熱回収装置に導いて排熱回収を行う場合にも、微粒灰が表面に付着して伝熱効率を低下させることがない。このため、排ガスからの熱エネルギの回収を効率よく行うことができる。また、通常の汚泥焼却設備では熱交換器伝面への灰付着を低減するためにシェル−チューブ型やＵチューブ型等の熱交換器を用いる必要があったが，本発明においては熱交換器前段で高温セラミックフィルタによる精密集塵が行なわれ、排ガス中のばいじん濃度が低い為、プレート式等の安価な熱交換器を選択することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において１は汚泥焼却炉であり、ここでは底部から空気を吹き込んで流動床を形成する流動床式焼却炉が用いられている。下水脱水汚泥は汚泥供給用ポンプ２により汚泥焼却炉１に投入され、８００〜１０００℃で焼却される。しかし汚泥焼却炉１の形式は特に限定されるものではない。
【００１１】
汚泥焼却炉１の排ガスは高温セラミックフィルタ３に導かれる。高温セラミックフィルタ３としては、出願人会社製の多孔質セラッミックフィルタを用いることができる。その形状は、有底円筒状のキャンドルタイプであっても、ハニカムタイプであっても差し支えない。捕集温度は７００℃以上の高温であり、好ましい捕集温度は８００〜８５０℃である。高温セラミックフィルタ３によって、排ガス中に含まれる焼却灰を排ガスからほぼ完全に分離することができる。Ｐの気化温度は２７７℃、Ａｓの気化温度は６１３℃、Ｓｅの気化温度は６８５℃であるから、捕集温度を７００℃以上と設定しておけばＰ及びＡｓやＳｅは焼却灰に残留しにくく、大部分は排ガスとともに後段に移行することとなる。また、焼却灰に含有されるＳＯｘやＮＯｘ等の酸性成分の一部も、排ガスとともに後段に移行するため、焼却灰はｐＨ８〜９のアルカリ性を呈する。
【００１２】
本発明では、この高温セラミックフィルタ３によって捕集された高温集塵灰を、分級機４によって更に粗粒灰と微粒灰とに分級する。分級機４の種類は特に限定されるものではないが、例えば風力分級機を用いることができる。粗粒灰と微粒灰との分離限界粒径は適宜に決定できるが、実験の結果によれば、粗粒灰の最小粒径を１０μｍ以上とすることが好ましい。すなわち、粒径が１０μｍ以下の粒子を含まない粗粒灰と、粒径が１０μｍ以下の粒子を主体とする微粒灰とに分級することが好ましい。
【００１３】
この点につき更に詳述すると、流動床焼却炉の焼却灰は平均粒度が３０μｍ前後であり、粒径１０μｍ以下の微粒灰が占める重量比は６〜７％程度、２０μｍ以下の微粒灰が占める重量比は２０％程度である。本発明では分離限界粒径を１０μｍ以上の任意の値とすればよいが、分離限界粒径を３０μｍより大きく設定すると粗粒灰の回収率が低下することとなり、Ｐ及び重金属の溶出量の低い灰をできるだけ多量に回収したいという目的から外れることとなる。このため、分離限界粒径は１０μｍ以上、３０μｍ以下の範囲内に設定することが好ましい。
【００１４】
本発明において高温セラミックフィルタ３で回収される粗粒灰は、７００℃以上の高温状態で捕集され、しかも分離限界粒径以下の微粒灰を含まないものである。前記したように、微粒灰は比表面積が大きく単位重量当たりのＰ及び重金属類の付着量が比較的多いため、微粒灰をカットすることにより、回収された粗粒灰はＰ及び重金属類の溶出量が極めて小さい低溶出灰となる。具体的な数値は実施例のデータに示すが、５〜１０μｍの粒径の微粒灰はそれ以上の粒径の粗粒灰よりもＰ及びＡｓの溶出量が約１０倍と大きく、これをカットすることにより特にＰ及びＡｓの溶出量を大幅に抑制することが可能となる。
【００１５】
また、微粒灰は比表面積が大きく単位重量当たりのＳＯｘやＮＯｘ等の酸性成分の付着量も比較的多いため、微粒灰をカットすることにより、回収された粗粒灰はｐＨ１０〜１１のアルカリ性を呈する。このため、従来から灰の溶出抑制手段として用いられてきた石灰の添加を行うことなく、灰の溶出を抑制することが可能となる。
【００１６】
このように、この粗粒灰は土壌環境基準をクリアしており、そのまま埋設することができ、また溶出防止手段を講ずることなくそのまま有効利用することもできる。更に、この粗粒灰ではＰ溶出量が抑制されるため、焼却灰をセメント材料やセメント系固化剤添加土木資料として用いる場合に生じていたＰの混入による製品強度低下の問題が解消できる。
【００１７】
しかも前記したように、全焼却灰のうち粒径１０μｍ以下の微粒灰が占める重量比は６〜７％程度、２０μｍ以下の微粒灰が占める重量比は２０％程度であるから、分離限界粒径を１０〜２０μｍに設定しても、回収される灰の量はさほど減少することはない。
【００１８】
このようにして高温セラミックフィルタ３で高温集塵灰を捕集したのち、排ガスは高温セラミックフィルタ３の後段に設置された排熱回収装置５に導かれ、排熱回収される。この実施形態では排熱回収装置５は熱交換器であり、汚泥焼却炉１の流動用空気を加熱するために用いられる。高温セラミックフィルタ３でろ過されたガス中には焼却灰はほとんど含まれていないので、焼却灰が排熱回収装置５の伝熱面に付着して伝熱特性を低下させることはなく、長期間にわたり安定した運転が可能である。
【００１９】
この実施形態では、排ガスはさらに排熱ボイラ６に導かれ、発生した蒸気で蒸気タービン７を回して発電する。排熱ボイラ６を通過した排ガスはスクラバ８で脱硫・脱塩処理され放出される。
【実施例】
【００２０】
ある下水処理場から発生した比較的多量のＰ及びＡｓを含む下水汚泥脱水ケーキを、炉内温度が８２０℃の流動床式焼却炉で焼却し、その排ガスを図１に示した本発明方法により高温集塵温度７００℃の高温セラミックフィルタで集塵した。先ず比較例として高温セラミックフィルタの捕集灰を分級せずに環境基準に規定される方法でＰ及び重金属の溶出試験を行ったところ、Ｓｅの溶出量は０.００２ｍｇ/Ｌであり基準値である０.０１ｍｇ/Ｌをクリアしたが、Ａｓは０.０１６ｍｇ/Ｌであり基準値である０.０１ｍｇを越えていた。また、Ｐの溶出量は１．３３ｍｇ/Ｌであった。
【００２１】
これに対して、本発明方法により高温セラミックフィルタの捕集灰を分級し、粒径が１０μｍ以下の微粒灰を含まない粗粒灰のみを回収すると、Ｓｅの溶出量は上記比較例と同様０.００２ｍｇ/Ｌであったが、Ｐの溶出量は０．０５ｍｇ／Ｌ以下となり、Ａｓは定量限界値である０.００５ｍｇ/Ｌを下回り、検出不能のレベルにまで低下した。
【００２２】
なお、高温セラミックフィルタの捕集灰につき、粒度別にＡｓの溶出量を測定したところ、１０μｍ以下の微粒灰からのＡｓの溶出量は０.０６ｍｇ/Ｌに達しており、この部分を除去したことによってＡｓ溶出量の低い低溶出灰の捕集が可能となったことが裏付けられた。
【００２３】
この実施例のデータに示されるように、本発明によれば汚泥焼却炉排ガス中に含まれる焼却灰を、Ｐ及び重金属類の付着量が極めて少なく環境基準をクリアできる低溶出灰と、これらを比較的多量に含む集塵灰とに分別して回収することができ、焼却灰の有効利用を図るうえで有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  汚泥焼却炉
２  汚泥供給用ポンプ
３  高温セラミックフィルタ
４  分級機
５  排熱回収装置
６  排熱ボイラ
７  蒸気タービン
８  スクラバ
【図１】
2008221206.tif 000003