(57)【要約】【課題】汚泥焼却炉排ガス中に含まれる焼却灰を、ＡｓやＳｅ等の重金属類の付着量が極めて少ない高温集塵灰と、ＡｓやＳｅ等の重金属類を多量に含む低温集塵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℃以上で高温サイクロン３に供給して高温集塵灰を捕集したのち、集塵装置５で低温集塵灰を捕集する。本発明では、高温サイクロン３の分離限界粒径を調節するか、あるいは高温サイクロン３で捕集された高温集塵灰を分級して、最小粒径が１０μｍ以上である高温集塵灰を回収する。このような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する。【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℃以上で高温サイクロンに供給して高温集塵灰を捕集したのち、集塵装置で低温集塵灰を捕集する汚泥焼却炉排ガスの集塵方法において、高温サイクロンの分離限界粒径を調節し、最小粒径が１０μｍ以上である高温集塵灰を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】
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、集塵装置で低温集塵灰を捕集する汚泥焼却炉排ガスの集塵方法において、捕集された高温集塵灰を分級し、最小粒径が１０μｍ以上である高温集塵灰を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３】
高温サイクロンの分離限界粒径の調節を、サイクロン下部からのパージエアの吹き込みによって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、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高温集塵灰と、重金属類を多量に含む低温集塵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目的とするものである。
【０００６】
本発明者等はこの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、重金属類の溶出量を低減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、請求項１の発明は、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、ろ過式集塵装置で低温集塵灰を捕集する汚泥焼却炉排ガスの集塵方法において、高温サイクロンの分離限界粒径を調節して最小粒径が１０μｍ以上である高温集塵灰を回収することを特徴とするものである。なお、高温サイクロンの分離限界粒径の調節は、例えばサイクロン下部からのパージエアの吹き込みによって行うことができる。
【０００８】
また同一の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、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、別途集塵装置で低温集塵灰を捕集する汚泥焼却炉排ガスの集塵方法において、捕集された高温集塵灰を分級し、最小粒径が１０μｍ以上である高温集塵灰を回収することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
これらの請求項１及び請求項２の発明においては、７００℃以上の高温状態で捕集され、しかも最小粒径を１０μｍ以上とし、粒径１０μｍ以下の微粒灰を含まない高温集塵灰を回収する。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、粒径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。なお、カットされた微粒灰は後段のバグフィルタなどのろ過式集塵装置や電気集塵機などで回収されることとなる。
【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の排ガスは高温サイクロン３に導かれる。この高温サイクロン３は捕集温度を７００℃以上の高温としたものであり、排ガス中に含まれる焼却灰と排ガスとを分離する。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は焼却灰にほとんど残留せず、排ガスとともに後段に移行する。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。なお、好ましい捕集温度は８００〜８５０℃である。
【００１２】
本技術分野において従来一般に使用されているサイクロンは、分離限界粒径が３〜５μｍ、すなわち粒径が３〜５μｍ以上の焼却灰を回収できるように設計されているものが多く、この分離限界粒径以上の焼却灰は高温集塵灰として回収される。しかし本発明では、この高温サイクロン３の分離限界粒径を上方に調節することにより、最小粒径を１０μｍ以上とし、粒径１０μｍ以下の微粒灰を含まない高温集塵灰を回収する。分離限界粒径の調節方法については後述する。
【００１３】
流動床焼却炉の焼却灰の粒度分布を測定すると、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高温サイクロン３での高温集塵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高温集塵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サイクロン３で回収される高温集塵灰は、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、回収された高温集塵灰はＰ及び重金属類の溶出量が極めて小さい清浄灰となる。具体的な数値は実施例のデータに示すが、５〜１０μｍの粒径の焼却灰はそれ以上の粒径の焼却灰よりも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、回収された高温集塵灰は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、この高温集塵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、この高温集塵灰では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、高温サイクロン３で回収される高温集塵灰の量はさほど減少することはない。
【００１８】
高温サイクロン３の分離限界粒径は、新規に設計製作する場合には自由に設定することができる。しかし既設の高温サイクロン３については、図２に示すように高温サイクロン３の下部からパージエアを吹き込むことによって調節することができる。すなわちパージエアの吹込みによりサイクロン内部に上昇流が形成され、落下しようとする微粒子が吹き上げられるので、分離限界粒径を大径側にシフトさせることができる。パージエアの風量を変えることによって分離限界粒径の自由な調節が可能となる。
【００１９】
このようにしてＰ及び重金属類の溶出量の極めて低い清浄な高温集塵灰を捕集したのち、排ガスは冷却塔４で２００〜３５０℃程度まで冷却される。この段階でＰ及び重金属類は凝結して焼却灰の表面に付着するので、バグフィルタ、セラミックフィルタなどの集塵装置５で低温集塵灰を捕集する。この低温集塵灰にはＰ及び重金属類が多量に付着しているため、Ｐ及び重金属固定などの後処理を別途行い、最終処分する。集塵装置５を通過した排ガスはスクラバ６で脱硫・脱塩処理され放出されるが、Ｐ及び重金属をほとんど含まない。
【００２０】
以上に説明した請求項１の発明では、高温サイクロン３の分離限界粒径を調節して、最小粒径を１０μｍ以上とし、粒径１０μｍ以下の微粒灰を含まない高温集塵灰を回収したが、図３に示す請求項２の発明では、従来と同様の分離限界粒径の高温サイクロン３を用いる。この場合には高温集塵灰中に粒径１０μｍ以下の微粒灰が含まれるので、分級器７により分級を行い、粒径１０μｍ以下の微粒灰を分離する。
【００２１】
この微粒灰には粗粒灰よりも比較的多量のＰ及び重金属類が含まれているため、ろ過式集塵装置５で捕集された低温集塵灰とともに処分する。粒径１０μｍ以下の微粒灰を含まない粗粒灰はＰ及び重金属類の溶出量の極めて低い清浄灰である。
【実施例】
【００２２】
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２に示した本発明方法により処理した。先ず比較例として高温サイクロンのパージエアを停止して集塵温度８００℃で高温集塵灰を捕集し、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。
【００２３】
これに対して、本発明方法によりパージエア（排ガス量の約３７％）を吹込むことによって高温サイクロンの分離限界粒径を調節し、粒径が１０μｍ以下の微粒灰を含まない高温集塵灰のみを捕集した場合には、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。
【００２４】
なお、比較例において捕集された高温集塵灰を分級して粒度別に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溶出量の低い清浄灰の捕集が可能となったことが裏付けられた。
【００２５】
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高温集塵灰と、これらを比較的多量に含む低温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】
【００２６】
【図１】請求項１の発明の実施形態を示すフロー図である。
【図２】請求項１の発明の他の実施形態を示すフロー図である。
【図３】請求項２の発明の実施形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  汚泥焼却炉
２  汚泥供給用ポンプ
３  高温サイクロン
４  冷却塔
５  集塵装置
６  スクラバ
７  分級器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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