(57)【要約】【課題】一般家庭から排出される可燃ごみを焼却施設で焼却した焼却灰は塩素含有量が高く、これをそのままセメント原料として利用することができなかった。そこで、焼却灰を脱塩処理する必要があるが、従来技術では、ランニングコストが高くなるという問題点があった。【解決手段】焼却灰を準備し（Ｓ１）、焼却灰に洗浄水を添加し、スラリー化し、焼却灰を洗浄する第１洗浄工程を行い（Ｓ２）、その後スラリーを遠心分離機等を用いることにより、固液分離する（Ｓ３）。続いて、焼却灰に酸および洗浄水を添加し（Ｓ５）、洗浄後の焼却灰のｐＨが９〜１１の範囲になるように調節し、固液分離し（Ｓ６）、脱塩した焼却灰を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素を含有する焼却灰を洗浄水によりｐＨを制御することなく洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程後の焼却灰に酸および洗浄水を添加して該焼却灰をさらに洗浄し、洗浄後の焼却灰のｐＨを制御する第２洗浄工程と、を有することを特徴とする焼却灰の処理方法。
【請求項２】
前記第１洗浄工程の洗浄時間よりも、前記第２洗浄工程の洗浄時間が短いことを特徴とする請求項１に記載の焼却灰の処理方法。
【請求項３】
前記第２洗浄工程において、洗浄後の焼却灰のｐＨが９〜１１の範囲になるように、酸の添加量を調節することを特徴とする請求項１または２に記載の焼却灰の処理方法。
【請求項４】
前記第２洗浄工程後に生じた洗浄排水を、前記第１洗浄工程における洗浄水として使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼却灰の処理方法。
【請求項５】
前記第１洗浄工程の前に、焼却灰はその平均粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲に粉砕されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の焼却灰の処理方法。
【請求項６】
塩素を含有する焼却灰を洗浄水により洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程後の焼却灰を洗浄水により洗浄する第２洗浄工程とを有し、
前記第１洗浄工程の洗浄時間よりも前記第２洗浄工程の洗浄時間が短い、
ことを特徴とする焼却灰の処理方法。
【請求項７】
前記第２洗浄工程後に生じた洗浄排水を、前記第１洗浄工程における洗浄水として使用することを特徴とする請求項６に記載の焼却灰の処理方法。
【請求項８】
前記第１洗浄工程の前に、焼却灰はその平均粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲に粉砕されることを特徴とする請求項６または７に記載の焼却灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰の処理方法に関するものであり、詳しくは、焼却灰の高度な脱塩を達成しながら、ランニングコストを抑制することのできる焼却灰の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭から排出される可燃ごみを焼却施設で焼却した焼却灰、あるいは、産業廃棄物の焼却によって発生する焼却灰は、従来、埋め立て処分されるのが一般的である。しかし、最近では既存の埋め立て処分場の残余年数が減少し、さらに新しく埋め立て処分場立を建設しようとしても、環境問題などの制約から難しい状況にある。
【０００３】
一方、セメントは、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３などを主成分としており、これらを含む廃棄物は、セメント原料として使用可能である。したがって、現在では様々な廃棄物がその製造原料として利用され、上記のような焼却灰も、セメント原料として利用されている。
【０００４】
しかしながら、上記のような焼却灰は、塩素含有量が高く（主灰：１〜３％程度、飛灰１５〜２５％程度）、これをそのままセメント原料として利用すると、得られるセメントも当然高い塩素含有量となる。セメント中に塩素が多量に含まれていると、鉄筋が腐食し易くなるので、鉄筋コンクリートの耐久性が低下する。このため、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｒ５２１０）では、普通セメント中の塩素含有量を３５０ｐｐｍ以下と規定しており、高濃度に塩素を含む焼却灰をセメント原料としてそのまま利用しようとすると、使用できる量はかなり限定されることになる。
【０００５】
したがって、焼却灰をセメント原料として利用する場合、焼却灰を脱塩処理する必要がある。
我が国のセメントの製造量は、年間約７０００万ｔ〜８０００万ｔであり、脱塩した焼却灰の受け入れ可能量は１５０万ｔ〜２００万ｔ（２〜３％）程度と想定され、セメントメーカーにおける今後の廃棄物処理事業の柱として期待されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、塩素を含む廃棄物に水を添加して、廃棄物中の塩素を溶出させ、これを濾過し、得られた脱塩ケークをセメント原料に使用することを特徴とするセメント原料化処理方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の処理方法は、塩素を含む廃棄物に単に水を添加して塩素を溶出させる脱塩処理であり、所望する脱塩を達成するためには、洗浄水を著しく多量に使用する必要があり、ランニングコストが高くなるという問題点がある。
【特許文献１】特開２００２−３３８３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の目的は、焼却灰の高度な脱塩を達成しながら、ランニングコストを抑制することのできる焼却灰の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、塩素を含有する焼却灰を洗浄水で洗浄し、続いて、酸含有洗浄水でさらに焼却灰を洗浄する多段洗浄が、高度な脱塩を低いランニングコストで達成できることを見いだし、本発明を完成することができた。
【０００９】
すなわち本発明は、以下のとおりである。
（１）塩素を含有する焼却灰を洗浄水によりｐＨを制御することなく洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程後の焼却灰に酸および洗浄水を添加して該焼却灰をさらに洗浄し、洗浄後の焼却灰のｐＨを制御する第２洗浄工程と、を有することを特徴とする焼却灰の処理方法。
（２）前記第１洗浄工程の洗浄時間よりも、前記第２洗浄工程の洗浄時間が短いことを特徴とする前記（１）に記載の焼却灰の処理方法。
（３）前記第２洗浄工程において、洗浄後の焼却灰のｐＨが９〜１１の範囲になるように、酸の添加量を調節することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の焼却灰の処理方法。
（４）前記第２洗浄工程後に生じた洗浄排水を、前記第１洗浄工程における洗浄水として使用することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の焼却灰の処理方法。
（５）前記第１洗浄工程の前に、焼却灰はその平均粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲に粉砕されることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の焼却灰の処理方法。
（６）塩素を含有する焼却灰を洗浄水により洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程後の焼却灰を洗浄水により洗浄する第２洗浄工程とを有し、
前記第１洗浄工程の洗浄時間よりも前記第２洗浄工程の洗浄時間が短い、
ことを特徴とする焼却灰の処理方法。
（７）前記第２洗浄工程後に生じた洗浄排水を、前記第１洗浄工程における洗浄水として使用することを特徴とする前記（６）に記載の焼却灰の処理方法。
（８）前記第１洗浄工程の前に、焼却灰はその平均粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲に粉砕されることを特徴とする前記（６）または（７）に記載の焼却灰の処理方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の焼却灰の処理方法は、塩素を含有する焼却灰を洗浄水によりｐＨを制御することなく洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程後の焼却灰に酸および洗浄水を添加して該焼却灰を洗浄し、洗浄後の焼却灰のｐＨを制御する第２洗浄工程と、を有する多段洗浄であることを特徴としている。第１洗浄工程では、洗浄水を用いてある程度の塩素を洗い流し、続く第２洗浄工程で酸を添加して焼却灰を洗浄することにより、残留塩素を効率よく除去することができる。また酸の使用を第２洗浄工程のみに限定しているので、酸の使用量を抑制することができる。
さらに別の形態の本発明の焼却灰の処理方法は、塩素を含有する焼却灰を洗浄水により洗浄する第１洗浄工程と、該第１洗浄工程後の焼却灰を洗浄水により洗浄する第２洗浄工程とを有し、前記第１洗浄工程の洗浄時間よりも前記第２洗浄工程の洗浄時間が短い、ことを特徴としている。この形態によれば、焼却灰の高度な脱塩を達成しながら、洗浄水の使用量を低減することができる。
したがって本発明によれば、焼却灰の高度な脱塩を達成しながら、ランニングコストを抑制することのできる焼却灰の処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の処理方法をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の処理方法の好適な一実施形態を説明するためのフロー図である。
まず、一般家庭から排出される可燃ごみを焼却施設で焼却した焼却灰、あるいは、産業廃棄物の焼却によって発生する焼却灰等の焼却灰を準備する（Ｓ１）。通常、一般家庭ごみ由来の焼却灰は、水分含量３０％程度であり、また、ｐＨ１２以上の強アルカリ性を呈する。焼却灰は、脱塩効率の観点から、第１洗浄工程前にある程度粉砕して微粒化しておくほうが好ましい。具体的には、焼却灰の平均粒径は、粉砕して１０μｍ〜２００μｍの範囲に調節しておくのが好ましい。
【００１２】
次に、焼却灰に洗浄水を添加し、スラリー化し、焼却灰を洗浄する第１洗浄工程を行う（Ｓ２）。第１洗浄工程における洗浄水としては、水道水、工業用用水、地下水等が挙げられる。また、これらの水にカルシウム剤等の添加剤を適宜加えてもよい。この第１洗浄工程は、水を用いて洗浄する工程あるので、スラリーのｐＨを意図的に制御するものではない。第１洗浄工程における洗浄水の使用量は、洗浄すべき焼却灰の質量を１としたとき、３〜１０の範囲とするのが好ましい。
また、第１洗浄工程では、第１洗浄槽に焼却灰および洗浄水を導入し、攪拌機により攪拌しながら行うことが望ましい。
【００１３】
第１洗浄工程後の焼却灰スラリーは、遠心分離機等を用いることにより、固液分離される（Ｓ３）。分離された使用済み洗浄水は廃棄される（Ｓ４）。
【００１４】
続いて、本発明における第２洗浄工程を実施する。該第２洗浄工程は、第１洗浄工程後の焼却灰に酸および洗浄水を添加し、さらに焼却灰を洗浄する工程である（Ｓ５）。添加する酸としては、硝酸、塩酸、硫酸等の強酸類が挙げられる。これとは別に、焼却灰および洗浄水を第２洗浄槽に導入し、そこに二酸化炭素を吹き込んでもよい。酸の添加量は、洗浄後の焼却灰のｐＨが９〜１１の範囲になるように調節することが好ましい。このような酸の添加によって、脱塩効率が飛躍的に向上する。
第２洗浄工程における酸および洗浄水の合計使用量は、洗浄すべき焼却灰の質量を１としたとき、３〜１０の範囲とするのが好ましい。
また、第２洗浄工程においても、第２洗浄槽に焼却灰、酸および洗浄水を導入し、攪拌機により攪拌しながら行うことが望ましい。
【００１５】
前述の本発明の処理方法は、焼却灰および洗浄水を第１洗浄槽に導入して第１洗浄工程を行い、その終了後、該焼却灰、酸および洗浄水を第２洗浄槽に導入して第２洗浄工程を行うという、いわゆるバッチ式の処理方法である。本発明者らの検討によれば、本発明の多段洗浄処理は、第２の洗浄工程の洗浄時間をある程度短くしても、脱塩効率にそれほど影響を及ぼさないことが見出された。具体的には、第１および第２の洗浄工程の洗浄時間が同一の場合と比較して、第２洗浄工程の洗浄時間を１／３〜２／３程度に短くしたとしても、脱塩効果は悪化しない。したがって、第２の洗浄工程の洗浄時間を短くすることにより、脱塩効率の低下を招くことなく、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００１６】
第２洗浄工程後の焼却灰スラリーは、遠心分離機等を用いることにより、固液分離される（Ｓ６）。なお、分離された、第２洗浄工程後に生じた洗浄排水は、前記第１洗浄工程における洗浄水として使用すれば（Ｓ７）、洗浄水の総使用量を削減することができ、ランニングコストをさらに減じることができる。
本発明の処理方法の適用後に得られた焼却灰は、歩留まりが９０％以上である。また、高度に脱塩されていることから、セメント原料として有効に利用することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【００１８】
比較例１
一般家庭から排出される可燃ごみを焼却施設で焼却した焼却灰（混合灰：主灰質量２に対して飛灰質量１、塩素含有量８．５％、スラリーのｐＨ＝１２．０）１００ｋｇを準備し、平均粒径１００μｍに粉砕し、これを水道水からなる洗浄水５００リットルとともに、攪拌装置を備えた容積８００リットルの第１洗浄槽に導入した。攪拌装置を稼動させながら、６０分間、第１洗浄工程を行った。第１洗浄工程終了後、焼却灰スラリーを遠心分離機により、固液分離した。続いて、第１洗浄工程終了後の焼却灰に対し、第２洗浄工程を行った。第２洗浄工程の条件は、第１洗浄工程と同じである。
得られた脱塩後の焼却灰における塩素含有量は、０．３５％であった。なお、塩素含有量は焼却灰の乾燥質量基準である。
【００１９】
実施例１
上記比較例１において、第１洗浄工程後の焼却灰を、攪拌装置を備えた容積８００リットルの第２洗浄槽に導入し、そこに濃硝酸７．０リットルおよび水道水からなる洗浄水４９３リットルを加え、攪拌装置を稼動させながら、６０分間、第２洗浄工程を行った。第２洗浄工程後の焼却灰スラリーのｐＨは、１０．０であった。第２洗浄工程終了後、焼却灰スラリーを遠心分離機により、固液分離した。
得られた第２洗浄工程終了後の焼却灰における塩素含有量は、０．２１％であった。
【００２０】
比較例２
上記実施例１の第１洗浄工程において、洗浄水に濃硝酸３．９リットルを添加したこと以外は、実施例１を繰り返した。
得られた第２洗浄工程終了後の焼却灰における塩素含有量は、０．２０％であった。この結果から、第１洗浄工程に酸を添加してもしなくても、処理終了後における脱塩量に差がないことが判明した。したがって、第２洗浄工程時にのみ酸を添加すれば、所望の脱塩量が達成することになり、酸の添加量を抑制することができる。
【００２１】
実施例２
実施例１において、第２洗浄工程の洗浄時間を３０分間に変更したこと以外は、実施例１を繰り返した。
得られた第２洗浄工程終了後の焼却灰における塩素含有量は、０．２１％であった。
この結果から、第１および第２の洗浄工程の洗浄時間が同一の場合（実施例１）と比較して、本実施例２のように第２洗浄工程の洗浄時間を１／２（３０分間）に短くしたとしても、脱塩効果は悪化しないことが実証された。したがって、第２の洗浄工程の洗浄時間を短くすることにより、脱塩効率の低下を招くことなく、ランニングコストの低減を図ることができることが分かった。
【００２２】
実施例３
実施例１において、第１洗浄工程の洗浄時間を３０分間に変更したこと以外は、実施例１を繰り返した。
得られた第２洗浄工程終了後の焼却灰における塩素含有量は、０．３０％であった。
この結果から、第１洗浄工程の洗浄時間を短くした場合は、塩素含有量が若干増加し、脱塩効率に悪影響を及ぼしていることが分かる。
【００２３】
以上の実施例１〜３および比較例１〜２の結果を、表１にまとめて示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
実施例４
一般家庭から排出される可燃ごみを焼却施設で焼却した焼却灰（混合灰：主灰質量２に対して飛灰質量１、塩素含有量８．５％、スラリーのｐＨ＝１２．０）１００ｋｇを準備し、平均粒径１００μｍに粉砕し、これを水道水からなる洗浄水５００リットルとともに、攪拌装置を備えた容積８００リットルの第１洗浄槽に導入した。攪拌装置を稼動させながら、６０分間、第１洗浄工程を行った。第１洗浄工程終了後、焼却灰スラリーを遠心分離機により、固液分離した。
続いて、第１洗浄工程後の焼却灰を、攪拌装置を備えた容積８００リットルの第２洗浄槽に導入し、そこに洗浄水５００リットルを加え、攪拌装置を稼動させながら、３０分間、第２洗浄工程を行った。第２洗浄工程終了後、焼却灰スラリーを遠心分離機により、固液分離した。
得られた第２洗浄工程終了後の焼却灰における塩素含有量は、０．３５％であった。
この結果から、第２洗浄工程の洗浄時間を、比較例１に比べ１/２と短くしても、同様の脱塩効果が得られることが判明した。
【００２６】
比較例３
実施例４において、第１洗浄工程の洗浄時間を３０分間に変更し、かつ第２洗浄工程の洗浄時間を６０分間に変更したこと以外は、実施例４を繰り返した。得られた第２洗浄工程終了後の焼却灰における塩素含有量は、０．６２％であった。
【００２７】
以上の実施例４および比較例３の結果を、表２にまとめて示す。
【００２８】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、焼却灰の高度な脱塩を達成しながら、ランニングコストを抑制することのできる焼却灰の処理方法が提供される。本発明の処理方法の適用後に得られた焼却灰は、高度に脱塩されていることから、セメント原料として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の処理方法の好適な一実施形態を説明するためのフロー図である。
【図１】
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