(57)【要約】【課題】廃棄物の焼却に際し、洗煙処理汚泥中のダイオキシン類や重金属類を特別な装置を用いることなく分解し、あるいは重金属類を１箇所に捕集する。【解決手段】焼却炉からの排煙を集じん器により除じんし、除じん排ガスを湿式洗煙法によって洗浄する廃棄物の焼却方法であって、湿式洗煙法により発生する洗煙排水を凝集、濃縮して洗煙処理汚泥とし、前記焼却炉に返送することによって、汚泥中のダイオキシン類を加熱分解させ、重金属類を焼却炉を介して排煙と共に集じん器に返送し捕集灰として取り出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉からの排煙を集じん器により除じんし、除じん排ガスを湿式洗煙法によって洗浄する廃棄物の焼却方法であって、湿式洗煙法により発生する洗煙排水を凝集、濃縮して洗煙処理汚泥とし、前記焼却炉に返送することによって、汚泥中のダイオキシン類を加熱分解させ、重金属類を焼却炉を介して排煙と共に集じん器に返送し、捕集灰として取り出すことを特徴とする廃棄物等の焼却方法。
【請求項２】
前記の洗煙処理汚泥中の固形分を１重量％以上にしておくことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物等の焼却方法。
【請求項３】
前記の沈殿、濃縮させた汚泥を、さらに次の沈殿槽に導いて複数のステップで沈殿、濃縮し、洗煙処理汚泥とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物等の焼却方法。
【請求項４】
前記の洗煙処理汚泥を脱水機に導いて脱水処理を施し、固形分を１０重量％以上含む洗煙脱水汚泥として焼却炉に返送することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の廃棄物等の焼却方法。
【請求項５】
焼却炉（２）と、焼却炉からの排煙（４）を除じんする集じん器（５）と、前記集じん器からの除じん排ガス（７）を洗浄水（９）により洗浄する湿式洗煙装置（８）と、発生した洗煙排水（１１）を凝集、濃縮する汚泥の凝集、沈殿装置（１２，１３）と、濃縮、沈殿処理された洗煙処理汚泥（１４）を前記焼却炉に返送して投入する洗煙処理汚泥の返送ライン（１７）とを含んでなる廃棄物等の焼却プロセスであって、かつ、除じん排ガス中のダイオキシン類及び重金属類を洗煙排水中に取り込んで焼却炉に返送し、ダイオキシン類を焼却炉中で分解し、重金属類を排煙中に移行させ、前記集じん器からの捕集灰（６）として系外に取り出すことを特徴とする廃棄物等の焼却プロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排煙処理に湿式洗煙法を用いた、都市ごみや産業廃棄物を含む廃棄物等の焼却方法、及び前記廃棄物等の焼却プロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
湿式洗煙廃水処理法を用いた都市ごみ、廃棄物等の焼却処理について、その標準的な一例を図３を参照して簡単に説明する。都市ごみ、廃棄物等３１は、焼却炉３２に投入され、焼却されて一部は焼却主灰３３として底部から灰ピットに、残りは排煙３４として炉上部から排出される。焼却炉３２が適正な高温度で操業されている限り、ダイオキシン類や重金属の大部分は排煙３４中に移行するので焼却主灰３３中での含有量はごく僅かである。一方の排煙３４は、排熱回収されあるいは冷却されて集じん器３５に導かれ、同伴する固形分は集じん器３５の捕集灰３６として分離される。捕集灰３６にはダイオキシン類や水銀、鉛、カドミウム、クロムなどの重金属化合物の多くが含まれているので、通常、プロセス外において適法に処理される。
【０００３】
集じん器３５によって捕集灰３６と分離された脱じん排ガス３７は、気液接触装置である湿式洗煙装置３８に導かれ、除じん排ガス３７中に残った粉じんや可溶性ガスを洗浄水３９により洗浄する。除じん排ガス３７中のダイオキシン類や重金属は、殆どが洗煙排水４１中に分離され、除去される。ダイオキシン類や重金属類が分離、除去された洗煙排ガス４０は、必要により、例えばバグフィルタによる除じん処理の後、放出排ガス４２として放出される。放出排ガス４２中に含まれるダイオキシン類や重金属類はごく僅かである。
【０００４】
一方、洗煙排水４１は、薬剤混合槽４３において凝集剤等を投入して凝集・沈殿槽４４に導き、適宜の分離操作をおこなって洗煙処理汚泥４５と洗煙処理排水４６とに分離される。洗煙処理汚泥４５には、燃焼炉で発生したダイオキシン類や廃棄物中の重金属類など、有害物質を含むのでさらに濃縮して洗煙汚泥槽４７に導き、焼却処理場外に搬出して然るべき処理設備により適法に処分するのが一般的であった。
【０００５】
しかし、前記従来の方法では、湿式洗煙装置から排出される洗煙汚泥を搬出するに先立ってさらに汚泥を濃縮あるいは脱水する必要があること、焼却処理場から特別に管理された汚泥等の処理設備までの搬送手段、及び設備を持った処理受入れ先を確保しなければならないことに加え、受入れ先での溶融処理、焼成処理、薬品処理などに要する処分コストにも問題があった。最近では、膜分離装置や加熱装置を設けて、あらかじめ洗煙汚泥から水銀などを分離した後、残る洗煙汚泥を燃焼炉に返送しダイオキシン類を分解する方法なども提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
洗煙汚泥を焼却炉に返送して同伴するダイオキシン類を高温酸化する方法は、装置外へのダイオキシン類排出量を抑制する優れた手段である。しかし、洗煙汚泥が循環処理されることにより、汚泥中に含まれる水銀をはじめとする重金属類がプロセス中で次第に濃縮、蓄積され、高濃度になって洗煙排ガス中などに移行するおそれがある。従来の提案は、何らかの特別な手段を用いて水銀などを、分離捕集し、プロセス外に搬出して処理するものであった。本発明は、洗煙処理汚泥中に含まれるダイオキシン類や重金属類を、特別な装置を用いることなくダイオキシン類を分解し、あるいは重金属類を１箇所に捕集することを課題に研究し試験した結果、完成されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、焼却炉からの排煙を集じん器により除じんし、除じん排ガスを湿式洗煙法によって洗浄する廃棄物の焼却方法であって、湿式洗煙法により発生する洗煙排水を凝集、濃縮して洗煙処理汚泥とし、前記焼却炉に返送することによって、汚泥中のダイオキシン類を加熱分解させ、重金属類を焼却炉を介して排煙と共に集じん器に返送し、捕集灰として取り出すことを特徴とする廃棄物等の焼却方法を提供する。焼却炉への影響を小さくするため、好ましくは、前記の洗煙処理汚泥中の固形分を１重量％以上にしておく。前記の沈殿、濃縮させた汚泥を、さらに次の沈殿槽に導いて複数のステップで沈殿、濃縮し、洗煙処理汚泥とすればさらによい。また、前記の洗煙処理汚泥を脱水機に導いて脱水処理を施し、固形分を１０重量％以上含む洗煙脱水汚泥として焼却炉に投入するのも好ましい方法である。集じん器には、電気集じん器又はバグフィルタが好適である。
【０００８】
さらに、本発明は、焼却炉２と、焼却炉からの排煙４を脱じんする集じん器５と、前記集じん器からの除じん排ガス７を洗浄水９により洗浄する湿式洗煙装置８と、発生した洗煙排水１１を凝集、濃縮する汚泥の凝集、沈殿装置１２，１３と、濃縮、沈殿処理された洗煙処理汚泥１４を前記焼却炉に返送して投入する洗煙処理汚泥の返送ライン１７とを含んでなる廃棄物等の焼却プロセスであって、かつ、除じん排ガス中のダイオキシン類及び重金属類を洗煙排水中に取り込んで焼却炉に返送し、ダイオキシン類を焼却炉中で分解し、重金属類を排煙中に移行させ、前記集じん器からの捕集灰６として系外に取り出すことを特徴とする廃棄物等の焼却プロセスを提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、湿式洗煙装置を備えた廃棄物等の焼却プロセスであれば、特別な制限はなく利用することができる。とくに都市ごみや産業廃棄物などの焼却処分に好適である。図１は湿式洗煙装置を備えた本発明にかかる廃棄物等の焼却プロセスの実施形態例を示すフローシート、図２は本発明の実証実験に用いた焼却プロセスのフローシート、図３は従来の洗煙式処理設備を備えた焼却プロセスの一例を示すフローシートである。
【００１０】
本発明に係る廃棄物等の焼却方法及びそのプロセスについて、図１を参照して説明する。まず、都市ごみや産業廃棄物などの焼却物１は、焼却炉２において酸化、焼却され、焼却主灰３と排煙４とになる。焼却主灰は、灰ピットに排出され、適法に処理される。排煙４は、排熱回収されあるいは冷却された後、集じん器５に導かれ、排煙４に同伴した固形分は集じん器捕集灰６として分離される。捕集灰６にはダイオキシン類や水銀、鉛、カドミウム、クロムなどの重金属化合物が含まれているので規制に従って管理、処理される。集じん機５としては、好ましくは、電気集じん器或いはバグフィルタを用いる。電気集じん器は比較的高温で使用するので、捕集灰６中に移行する重金属類量が比較的少なく、洗煙汚泥中の含有量が増える傾向にある。バグフィルタは比較的低温で操作するので、電気集じん器の場合とは逆の傾向になる。これらの集じん機は、操業条件等により適宜に選択し、もしくはそれらを組合せて使用する。
【００１１】
集じん器５によって捕集灰６と分離された除じん排ガス７は、気液接触装置である湿式洗煙装置８に導かれ、除じん排ガス７中に残った粉じんや可溶性ガスを洗浄水９により洗浄、分離、すなわち洗煙する。除じん排ガス７中のダイオキシン類や重金属類は、殆どが洗煙排水１１中に分離、除去される。ダイオキシン類や重金属類を除去された洗煙排ガス１０は、必要があれば、さらなる無害化処理の後、プロセス外に放出される。
【００１２】
一方、洗煙排水１１は、薬剤混合槽１２において凝集剤等を投入して凝集・沈殿槽１３に導き、適宜の分離操作をおこなって洗煙処理汚泥１４と洗煙処理排水１５とに分離される。洗煙排水１１中に含まれるダイオキシン類や重金属類は、殆どが洗煙処理汚泥１４中に分離され移行する。洗煙処理汚泥１４は、プロセスによってはそのまま、あるいはさらにもう１段の沈殿、濃縮、あるいは脱水して返送ライン１７を通り、焼却炉２の高温部に吹き込む。洗煙処理汚泥１４中の固形分は、好ましくは１重量％以上である。条件が許せば脱水機を設けて固形分を１０重量％以上に、好ましくは１５〜２５重量％程度に濃縮することである。汚泥に含まれる水分は少ないほど、汚泥を返送する焼却炉２における熱負荷が小さくなる。
【００１３】
さて、返送された洗煙処理汚泥中のダイオキシン類は焼却炉内の高温部を通過して分解される。燃焼炉内を通過した重金属類のうち、沸点の低い水銀は一部が除じん排ガス中に移行するが、沸点の高い他の重金属類の殆どと水銀の一部とは集じん器によって集じん器捕集灰中に捕集される。前記集じん器捕集灰は、集じん機から系外に排出、処理されるので、適正なプロセス設計を行い、焼却炉の熱負荷変動を極力抑えて操業すれば、排煙中及び汚泥中の重金属類は高濃度に濃縮されることなく、比較的低濃度でバランスし安定操業を続けられる。焼却炉に吹き込む洗煙処理汚泥の固形分濃度は、前記したように高ければ高いほど焼却炉の熱負荷が減少し、炉内温度を高く維持してダイオキシン類の分解を有利に、かつ安定した操業を実施することができる。
【００１４】
本発明の課題解決に際しては、現実問題として焼却するごみや産業廃棄物の実体、焼却残滓として装置外に排出される焼却主灰、集じん器捕集灰、汚泥、処理水、排ガスなどに含まれる極めて微量の環境汚染物質の挙動が極めて重要である。しかも、前記の課題は、社会的な影響の大きさから現在の技術レベルでは実験室規模のテストやシミュレーションではすべてを解決できないので、最終的には直接現場の焼却炉を用いてある期間、実地試験を行って発生した問題点を解決し、その効果を確認することが望ましい。
【００１５】
【実施例】
そこで本発明においても、稼働中のごみ焼却炉を利用し実証試験を実施したので、その内容を要点に沿って具体的に説明する。実証試験に先立ち、実験室的あるいは一部現場の廃棄物（ごみ）焼却炉を用いて小規模試験や測定実験を繰り返し、個々の問題のあらかたを解決した後、稼働中の廃棄物焼却炉の一部を改造して本発明を実施し、効果を実証したので、その実施形態と効果とを中心に説明する。
【００１６】
Ａ  本発明実証試験での測定方法は下記の方法に準拠した。
１  排ガス中の水銀濃度：ＪＩＳ−Ｋ  ００２２−６（１９７７）
２  汚泥、飛灰中の水銀濃度：硫硝酸―ＫＭｎＯ４分解・還元気化原子吸光法
３  排ガス中のダイオキシン類濃度：ＪＩＳ  Ｋ  ０３１１「排ガス中のダイオキシン類及びコプラーナＰＣＢの測定方法」（１９９９）
４  汚泥・灰中のダイオキシン類濃度：ダイオキシン類「特別管理一般廃棄物及び特別管理産業廃棄物に係る基準の検定方法」平成４年厚生省告示第１９２号：最終改訂平成１２年１２月厚生省告示第６３４号
Ｂ  実証試験装置及び試験方法
実証試験装置には、実働中のごみ焼却炉（図３参照）を利用した。前記ごみ焼却炉には、２基の全連式ストーカ焼却炉（１号炉、２号炉）と、それぞれに接続する２基の電気集じん機とが設置されており、前記の２系列に対して１系列の洗煙排水処理設備が設けられ、両炉の洗煙排水を一括して凝集、沈殿処理していた。このごみ焼却炉に、実証試験のための洗煙汚泥２次沈殿濃縮槽（Ａ：２槽交互使用方式）、２次濃縮汚泥受槽Ｂ、焼却炉高温部への洗煙汚泥返送配管Ｃを付設して使用した（図２参照）。
【００１７】
実証試験は９日余にわたり連続して実施し、発生する洗煙処理汚泥を噴霧ポンプを介して１号炉高温部に吹き込んだ。この間、洗煙排水量は、通常時の操業と同様に焼却炉の運転状況、下流の水処理設備の稼働状況によって変動し、洗煙処理汚泥量も変動した。試験期間７日目までは、洗煙排水による焼却炉の熱負担を軽減するために、２基の焼却炉で発生した洗煙汚泥全量を洗煙汚泥２次沈殿濃縮槽Ａにおいて濃縮、沈殿させ、上澄み水を分離して残る汚泥を焼却炉３２に返送した。
試験期間７日目からは、２次沈殿濃縮Ａをバイパスして凝集沈殿槽４５からの洗煙汚泥全量を２次濃縮することなく直接焼却炉３２に投入した。８日目からは噴霧ポンプの送液能力を超える洗煙汚泥量になったので超えた分を汚泥貯槽に導出した。
【００１８】
Ｃ  焼却ごみ量に対する影響
１号炉：２１６時間（正味９日間）    ２，５０３ｔ、平均１１．６ｔ／ｈ
２号炉：１２６時間（正味５．３日間）１，５３７ｔ、平均１２．２ｔ／ｈ
なお、２号炉は、実証試験に関係のない理由のため４日目から８日目ににかけてゴミ投入を停止することになった。
【００１９】
洗煙排水汚泥平均処理量：１３．３ｍ３／日
焼却炉平均投入汚泥量  ：  ６．４ｍ３／日
投入汚泥平均水分率    ：９６．１重量％
平均焼却汚泥量（乾きベース）：０．２５ｔ／日
１号炉の平均ごみ焼却量２７８．１ｔ／日に対する、焼却炉に投入した洗煙汚泥量は約２．３重量％、乾き汚泥としては約０．１重量％であったが、焼却炉内の異常温度低下やクリンカ発生などのごみ焼却への影響は見られなかった。
【００２０】
Ｄ  ダイオキシン類の分解、除去
焼却主灰、集じん機捕集灰、洗煙処理汚泥、洗煙装置出口排ガス中のダイオキシン類濃度の分析結果を表１に示す。ダイオキシン類濃度は概ね通常値の範囲内であり洗煙汚泥中のダイオキシン類は、その全量に相当する量が焼却炉内で高温分解されたものと判断される。
【００２１】
Ｅ  重金属類の除去
試験中に集じん器捕集灰及び洗煙処理汚泥中に含まれるＣｄ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎの濃度を測定し、その測定値から集じん器における重金属類の除去率を推定した。実装置を使用した関係上、集じん器捕集灰量及び洗煙処理汚泥量を直接実地で測定できなかったので、以前に行った実測値や今回測定できた他の実測値をもとにリーゾナブルに推定した値を利用した。
【００２２】
まず、洗煙処理水及び洗煙排ガス中に含まれてプロセス外に排出されるる重金属類を測定した結果、いずれも極めて少量であることを確認できたので、これらを除く集じん器捕集灰及び洗煙処理汚泥中に含まれる前記重金属類の合計量を重金属類の総量とし、これに対する集じん器捕集灰中の各重金属量の比をもって集じん器における各重金属の除去率とした。集じん器捕集灰量は、過去の測定値からごみ処理量の１〜１．５重量％であることが判明しているので、ごみ処理量の１重量％と推定した場合の値を使用した。また、洗煙処理汚泥に含まれる重金属類の量は、洗煙処理排水中の汚泥量と洗煙処理汚泥中の重金属濃度との積として求めた。集じん器捕集灰量をごみ処理量の１重量％と推定した場合、各重金属類の集じん器における除去率の推定結果を表２に示す。
【００２３】
前記の結果、水銀を除く重金属類の集じん器における推定除去率が一部で９０％前後に降下することがあるもののほぼ９５％を超えており、集じん器での重金属類捕集率は高い。従って水銀以外の重金属類が洗煙処理汚泥を焼却炉に返送してもプロセス内で濃縮、蓄積されるおそれはほとんどない。一方、水銀の除去率は、日により異なるが、約１０〜７０％の範囲であって、平均的には３０％前後である。３０％程度の除去率で推移した場合、プロセス内の水銀濃縮はその３倍程度でバランスすると推定される。参考までに表３に脱じん排ガス及び洗煙排ガス中の水銀濃度測定値を示す。とくに今日では、廃棄物中の水銀混入量はごみの分別収集などの実施によって減少しつつあり、本発明に係る焼却プロセスの操業を阻害する要因にはならないと考えられる。
【００２４】
【表１】
2004325010.tif 000003
【００２５】
【表２】
2004325010.tif 000004
【００２６】
【表３】
2004325010.tif 000005
【００２７】
【発明の効果】
本発明を利用することによって、焼却中に発生したダイオキシン類は焼却炉の高温部で分解され、焼却炉から排出される重金属類は集じん捕集灰としてまとめて取り出すことができる。本発明には、特別な分離装置等は必要でなく容易に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる、湿式洗煙装置を備えた廃棄物等の焼却プロセスの実施形態例を示すフローシート
【図２】本発明の実証実験に用いた焼却プロセスのフローシート
【図３】湿式洗煙廃水処理法を用いた廃棄物等の焼却プロセスの標準的な例を示すフローシート
【符号の説明】１：都市ごみや産業廃棄物などの焼却物      ２：焼却炉
３：焼却主灰                              ４：排煙
５：集じん器                              ６：集じん器捕集灰
７：除じん排ガス                          ８：湿式洗煙装置
９：洗浄水                              １０：洗煙排ガス
１１：洗煙排水                            １２：薬剤混合槽
１３：凝集・沈殿槽                        １４：洗煙処理汚泥
１５：洗煙処理排水                        １６：沈殿・濃縮槽
１７：洗煙処理汚泥の返送ライン
３１：都市ごみや産業廃棄物などの焼却物    ３２：焼却炉
３３：焼却主灰                            ３４：排煙
３５：集じん器                            ３６：集じん器捕集灰
３７：除じん排ガス                        ３８：湿式洗煙装置
３９：洗浄水                              ４０：洗煙排ガス
４１：洗煙排水                            ４２：放出排ガス
４３：薬剤混合槽                          ４４：凝集・沈殿槽
４５：洗煙処理汚泥                        ４６：洗煙処理排水
４７：洗煙汚泥槽
Ａ：洗煙汚泥２次沈殿・濃縮槽              Ｂ：２次濃縮汚泥受槽
Ｃ：焼却炉高温部への洗煙汚泥返送配管      Ｄ：２号炉洗煙排水
【図１】
2004325010.tif 000006
【図２】
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【図３】
2004325010.tif 000008