(57)【要約】【課題】本発明の課題は、廃棄物を溶融処理する場合、該溶融処理に使用する装置やそれに接続するガス排出路等の腐食を防止することにある。【解決手段】該廃棄物を水洗してアルカリ成分を除去する。該廃棄物に重金属や酸性ガス源が含まれる場合には、更に酸洗浄を行なって重金属を除去し、更に水洗して酸性ガス源を除去してから、該廃棄物を溶融処理する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ成分を含む廃棄物を溶融処理するに際し、前もって該廃棄物を水洗して脱アルカリ処理を行なうことを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項２】
アルカリ成分と重金属とを含む廃棄物を溶融処理するに際し、前もって該廃棄物を水洗して脱アルカリ処理を行ない、更に酸洗浄を行なって脱重金属処理を行なうことを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項３】
アルカリ成分、重金属、および酸性ガス源を含む廃棄物を溶融処理するに際し、前もって該廃棄物を水洗して脱アルカリ処理を行ない、更に酸洗浄を行なって脱重金属処理を行ない、その後水洗を行なって脱酸性ガス源処理を行なうことを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項４】
上記廃棄物は加熱手段によって廃棄物を加熱処理する際に発生する飛灰である請求項１〜請求項３のいづれか１項に記載の廃棄物の処理方法。
【請求項５】
上記脱アルカリ処理、脱重金属処理、脱酸性ガス源処理を行なった際に排出される洗浄溶液は所定の排水処理を行なった後放流される請求項１〜請求項４のいづれか１項に記載の廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば溶融炉において廃棄物を加熱処理する際に発生する飛灰等のアルカリ、重金属、酸性ガス源を含む廃棄物の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から一般廃棄物や産業廃棄物等を溶融炉において加熱処理する廃棄物処理方法が行なわれている。上記廃棄物処理方法にあっては、処理工程中に飛灰が発生する。
該飛灰は例えば集塵機によって集塵し、酸洗浄して該飛灰に含まれる鉛を抽出除去した上で溶融処理を行ないスラグ化し、スラグ化した飛灰は骨材や路盤材として使用する。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９２６２５号公報
【特許文献２】特開２０００−１４４２７１号公報
【特許文献３】特開２００３−１０８１４号公報
【特許文献４】特開２００３−３２０３３６号公報
【特許文献５】特開２００４−２９８７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の廃棄物処理方法にあっては、廃棄物がアルカリ成分や酸性ガス源を含んでいる場合、該アルカリ成分と溶融炉の炉壁耐火物が反応して侵食され易い生成物を形成し、炉壁侵食速度が大きくなって炉の耐久性が劣化する点、酸洗浄の際に洗浄液中の酸が該アルカリ成分と中和反応し、そのために酸の使用量が多くなり、処理費が高くなる点、溶融処理中に酸性ガス源より酸性ガスが発生し、炉に接続するガス排出路や該ガス排出路に設けられた機器類の腐食が促進される点、更に該酸性ガスを中和するためのアルカリ性薬剤の使用量が多くなって処理費が高くなる点等の数々の問題点が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決する手段として、廃棄物を溶融処理するに際し、前もって該廃棄物を水洗して脱アルカリ処理を行ない、更に酸洗浄を行なって脱重金属処理を行ない、その後水洗を行なって脱酸性ガス源処理を行なうことを特徴とする廃棄物の処理方法を提供するものである。
本発明が有効に適用される廃棄物としては、例えば飛灰がある。
さらには上記脱アルカリ処理、脱重金属処理、脱酸性ガス源処理を行なった際に排出される洗浄溶液は所定の排水処理を行なった後放流されることが望ましい。
【発明の効果】
【０００６】
〔作用〕
アルカリ成分、重金属、酸性ガス源を含む廃棄物は、まず第１の水洗によって該アルカリ成分が除去される。次いで重金属が酸洗浄によって除去される。その後第２の水洗によって酸性ガス源を除去する。
【０００７】
上記処理された廃棄物中には実質的にアルカリ成分、重金属、酸性ガス源が含まれていないので、溶融炉中にて溶融してスラグ化を行なう際、アルカリ成分と炉壁耐火物との反応は実質的に起らず、また重金属が除去されているから、スラグ化によって得られるスラグには重金属が実質的に含まれておらず、溶融処理中において該重金属が気化して溶融炉から排出されるガスに混入し、排ガス処理工程中に設置されているボイラーやバグフィルター等で該重金属が析出して配管を閉鎖するような不具合も防止され、更に溶融処理中に実質的に酸性ガスが発生しないので、ガス排出路や該ガス排出路に設けられた機器類の腐食も防止される。
【０００８】
〔効果〕
従って本発明にあっては、溶融手段として使用する溶融炉の炉壁耐火物の侵食が防止されることによって、該装置の寿命が長くなり、更にガス排出路や該ガス排出路に設けられた機器類の腐食も防止されて寿命が長くなり、また廃棄物に重金属が含まれている場合には酸洗浄処理によって重金属を除去するから、得られたスラグには実質的に重金属が含まれていないので、安全に骨材あるいは路盤材として利用出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔廃棄物〕
本発明が対象とする廃棄物としては、一般廃棄物や産業廃棄物を焼却、熱分解、溶融等の熱処理を行なう場合に発生する焼却灰や飛灰、あるいは排水処理工程から発生する汚泥、粉砕工程や分別工程から発生する微粉、焼却炉から発生する煙霧等が例示される。例えば該飛灰は上記溶融炉から集塵機によって集塵される。上記集塵機としては、例えば重力集塵機、慣性集塵機、サイクロン、バグフィルター、電気集塵機等が使用される。
【００１０】
上記廃棄物に含まれるアルカリ成分としては、消石灰や、塩化カルシウム、カセイソーダ、カセイカリ、炭酸ソーダ、炭酸カリ等、主としてナトリウム、カリウム等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属の化合物があり、重金属としては鉛、亜鉛、カドミウム、クロム、コバルト、銅等が例示される。該重金属は単体あるいは化合物として該廃棄物に含まれる。
【００１１】
上記廃棄物に含まれる酸性ガス源としては、トリクロロエチレン、ダイオキシン等の有機塩素化合物、塩化ナトリウム、塩化カルシウム等の無機塩素化合物、硫黄、硫酸塩、亜硫酸塩等の硫黄化合物が例示され、塩素化合物からは塩化水素が発生し、硫黄あるいは硫黄化合物からは亜硫酸ガスが発生する。
【００１２】
〔第１水洗浄処理〕
第１水洗浄処理にあっては、該廃棄物を水によって洗浄する。具体的には攪拌機を付した洗浄タンク内に該廃棄物を投入すると共に水を注入し、攪拌洗浄を行なう。上記水洗処理によって該廃棄物に含まれるアルカリ成分は実質的に除去される。
【００１３】
水洗処理後は遠心分離機、フィルタープレス、真空脱水機等の固液分離手段によって固液分離を行ない、固体相（スラリー状のものを含む）は次の酸洗浄処理に送り、洗浄廃水（液相）は酸洗浄処理および水洗処理からの洗浄廃水と合流させる。
【００１４】
〔酸洗浄処理〕
酸洗浄処理にあっては、例えば塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸、酢酸、蓚酸等の有機酸の水溶液が使用される。
上記水洗処理後の廃棄物（固体相）は攪拌機を付した洗浄タンク内に投入され、更に上記酸液が注入されて攪拌洗浄を行なう。上記酸洗浄処理によって該廃棄物に含まれている重金属あるいは重金属化合物が酸によって可溶化し、水中に溶出することによって除去される。
【００１５】
酸洗浄処理後は、第１水洗処理後と同様に固液分離を行ない、固体相（スラリー状のものを含む）は次の水洗浄処理に送り、洗浄廃水（液相）は前記水洗浄処理後の洗浄廃水と合流させる。
【００１６】
〔第２水洗浄処理〕
第２水洗浄処理にあっては上記酸洗浄処理後の廃棄物（固体相）は攪拌機を付した洗浄タンク内に投入され、更に水が注入されて攪拌洗浄を行なう。上記水洗浄処理によって該廃棄物に含まれている酸性ガス源や酸洗浄処理後に残存する酸洗浄廃水が抽出除去される。
【００１７】
第２水洗浄処理後は、第１水洗浄処理、酸洗浄処理と同様に固液分離を行ない、固体相（スラリー状のものを含む）は溶融処理に送り、洗浄廃水は第１水洗浄処理、酸洗浄処理からの洗浄廃水と合流させる。
【００１８】
〔溶融処理〕
第２水洗浄処理を行なった廃棄物（固体相）は溶融処理される。溶融処理法の熱源として重油やコークス等の化石燃料を利用する方法と電気を利用する方法に大別される。化石燃料を利用する方法には、コークスベッド方式や表面溶融方式等があり、電気を利用するう方法にはアーク方式、プラズマ方式等がある。
廃棄物を上記加熱炉によって加熱処理したときに発生する飛灰を対象廃棄物とした場合、該廃棄物を加熱処理するための加熱炉を該飛灰の溶融処理に使用すれば、クローズドシステムが構成される。
上記溶融処理により廃棄物はスラグ化され、結果物であるスラグはコンクリート等の骨材や路盤材として利用される。
【００１９】
前記したように上記溶融処理される廃棄物からは、アルカリ成分、重金属、酸性ガス源が除去されているので、溶融処理中にこれら成分に由来する前記不具合は解消される。
【００２０】
〔洗浄廃水〕
上記第１水洗浄処理、酸洗浄処理、第２水洗浄処理の各々から排出された洗浄廃水は所定の排水処理を行なった上で放流されるが、第１水洗浄処理と酸洗浄処理、あるいは更に第２水洗浄処理を組合わせて行なう場合には、各工程から排出された洗浄廃水は合流されることが望ましい。所定の排水処理とは、例えば上記洗浄廃水を中和タンクに導入し中和し、更に所望なればＥＤＴＡ等のキレート剤を添加して重金属を捕捉し、更に塩化鉄、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、等の無機凝集剤を添加し、また更にポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド等の有機凝集剤を添加して浮遊固形分を凝集分離した上で放流する。所望なれば急速濾過処理、キレート吸着処理、更に活性炭吸着処理を行なうと、該洗浄廃水は洗浄用水のレベルまで浄化され、第１、第２水洗浄処理の洗浄水として利用可能になる。
【００２１】
以下に本発明の実施例について述べる。
〔実施例１（処理装置系）〕
図１に本発明の処理に使用する装置系が示される。図に示す装置系において、飛灰等の廃棄物はコンベア１によって移送され、第１水洗浄タンク２に投入され、同時に給水路３からタンク２内に水が供給され、攪拌機４によって攪拌を行なって廃棄物の第１水洗浄処理が行なわれる。
【００２２】
第１水洗浄処理後はタンク２内容物はポンプ５によって脱水機６に送られ、遠心脱水が行なわれる。脱水された固形分はコンベア７によって酸洗浄タンク８に投入され、同時に酸液供給路９からタンク８内に酸液が供給され、攪拌機１０によって攪拌を行なって該固形分の酸洗浄が行なわれる。
【００２３】
酸洗浄処理後はタンク８内容物はポンプ１１によって遠心脱水機１２に送られ、遠心脱水が行なわれる。脱水された固形分はコンベア１３によって第２水洗浄タンク１４に投入され、同時に給水路１５からタンク１４内に水が供給され、攪拌機１６によって攪拌を行なって固形分の第２水洗浄処理が行なわれる。
【００２４】
第２水洗浄処理後はタンク１４内容物はポンプ１７によって遠心脱水機１８に送られ、遠心脱水が行なわれる。脱水された固形分はその後溶融処理工程２１に導入される。
各工程の遠心脱水機６，１２，１８から排出される排水は排水路１９Ａ，１９Ｂ、１９Ｃから主排水路１９に合流され、排水処理施設２０に導入される。
【００２５】
〔実施例２（廃棄物の処理）〕
実施例１に記載した処理装置系を使用して、廃棄物である飛灰の処理を行なった。
使用した飛灰は食品工場から排出された排水について汚性汚泥による水処理を行なった結果発生した余剰汚泥をロータリーキルン炉によって加熱処理した際に発生したものであり、表１の成分を含有する。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
上記飛灰を第１水洗浄タンク２によって水洗した。水：飛灰質量比は２０：１に設定し、攪拌時間は１２０分に設定した。
水洗浄後の固形分中の各成分の残存量を表２に示す。
【００２８】
【表２】
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（表中の数字は水洗浄前の飛灰中の量を１００とした場合の残存量を表わす）
【００２９】
表２を見ると、第１水洗浄処理によってアルカリ成分Ca、Na、Kは半分以下の量にまで減少しているが、Zn、Pbは水洗浄処理では全く除去されていないことが判る。重金属は水洗浄では殆ど除去されていないことが示される。Clが減少しているのは、Clの多くがCaCl2、NaClの形で存在し、第１水洗浄時にCaやNaと共に抽出除去されることによると考えられる。
【００３０】
水洗浄処理後の固形分を酸洗浄タンク８によって酸洗浄した。使用した酸液は１．０ノルマル塩酸水溶液であり、ｐＨは３以下が望ましく、酸液：固形分質量比は５：１に設定し、攪拌時間は３０分に設定した。
酸洗浄後の固形分中の各成分の残存量を表３に示す。
【００３１】
【表３】
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（表中の数字は飛灰中の量を１００質量部とした場合の残存質量部を表わす）
【００３２】
表３を見ると、酸洗浄処理によってアルカリ成分Ca、Na、Kは更に大巾に減少し、Zn、Pbも大巾に除去されていることが判る。
【００３３】
酸洗浄処理後の固形分を第２水洗浄タンク１４によって水洗した。水：固形分質量比は１：１０に設定し、攪拌時間は３０分に設定した。
第２水洗浄後の固形分中の各成分の残存量を表４に示す。
【００３４】
【表４】
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（表中の数字は飛灰中の量を１００質量部とした場合の残存質量部を表わす）
【００３５】
表４を見ると、第２水洗浄処理によってClは殆ど除去されているが、Ca残存量と比較すると、Caに結合していないClが第２水洗浄処理で効率的に除去されていることが判る。また第２水洗浄処理では第１水洗浄処理では全く除去されていなかったZn、Pbが若干減少している。これは酸洗浄処理後に固形分中に残存する酸洗浄廃水が除去されたためであると考えられる。
【００３６】
本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、例えば遠心脱水機に代えて濾過機が使用されてもよく、また重金属、酸性ガス源を含まない廃棄物の場合には、第１水洗浄工程のみ行なっても差し支えないし、酸性ガス源を含まない廃棄物の場合には、第１水洗浄工程と酸洗浄工程のみを行なってもよい。しかし酸洗浄工程後の固形分（スラリー状のものを含む）に酸洗浄液の残存が避けられない場合には、第２水洗浄工程を行なうことが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明では水洗浄処理によって廃棄物中のアルカリ成分を除去するので、加熱溶融手段に使用する装置の腐食が防止され、長期使用に耐えるようになり、かつメンテナンスの頻度も少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に使用する装置系の説明図
【符号の説明】
【００３９】
１，７，１３      コンベア
２                第１水洗浄タンク
３                給水路
４，１０，１６    攪拌機
８                酸洗浄タンク
６，１２，１８    遠心脱水機
１４              第２水洗浄タンク
【図１】
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