(57)【要約】【課題】焼却炉等から排出される焼却飛灰を処理して、ダイオキシン類の分解を効率的に行うと共に、重金属類の溶出防止処理も合わせて行うことが可能な処理装置及び処理方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、焼却飛灰を所定の温度まで加熱する一次加熱室；一次加熱室で加熱処理した焼却飛灰に、処理薬剤を混合して更に加熱処理する二次加熱室；二次加熱室において処理した焼却飛灰を短時間で冷却する焼却飛灰冷却室；を具備することを特徴とする、焼却飛灰の無害化処理装置が提供される。【選択図】  図１
2004202414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却飛灰を所定の温度まで加熱する一次加熱室；一次加熱室で加熱処理した焼却飛灰に、処理薬剤を混合して更に加熱処理する二次加熱室；二次加熱室において処理した焼却飛灰を冷却する焼却飛灰冷却室；を具備することを特徴とする、焼却飛灰の無害化処理装置。
【請求項２】
二次加熱室において焼却飛灰に混合する処理薬剤が、
次式Ｉ：
【化１】
2004202414.tif 000012
（式中、Ｒ1及びＲ2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、アリールアルキル基、アルケニル基又はアリールアルケニル基を表す）
で示される化合物；
次式ＩＩ：
【化２】
2004202414.tif 000013
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩又はアミン塩；
次式ＩＩＩ：
【化３】
2004202414.tif 000014
（式中、Ｒ3及びＲ4は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ3とＲ4とで環を形成していてもよい）
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、亜鉛酸塩又はニッケル塩；
次式ＩＶ：
【化４】
2004202414.tif 000015
（式中、Ｒ5及びＲ6は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ5とＲ6とで環を形成していてもよい）
で示される化合物；
次式Ｖ：
【化５】
2004202414.tif 000016
（式中、Ｍはアンモニウム又は金属を表す）
で示される化合物；又は
次式ＶＩ：
【化６】
2004202414.tif 000017
（式中、Ｒ7は、それぞれ独立して、水素、メチル基を表し；Ｒ8は、それぞれ独立して、Ｒ7が水素の場合には、水素、フェニル基を表し、Ｒ7がメチル基の場合には、水素、メチル基を表す）
で示される化合物を含むものである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
一次加熱室及び二次加熱室で発生するガスを、焼却炉の炉室へ誘導する手段を更に具備する請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
一次加熱室及び／又は二次加熱室で発生するガスを処理する重金属類沈殿槽；一次加熱室及び／又は二次加熱室で発生するガスを、重金属類沈殿槽に誘導する手段；を更に具備する請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
重金属類沈殿槽で処理されたガスを、一次加熱室及び／又は二次加熱室に誘導する手段を更に具備する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
焼却飛灰を所定の温度まで加熱する一次加熱工程；一次加熱工程で加熱処理した焼却飛灰に、処理薬剤を混合して更に加熱処理する二次加熱工程；二次加熱工程で加熱処理した焼却飛灰を急速に冷却する工程；を含むことを特徴とする、焼却飛灰の無害化処理方法。
【請求項７】
二次加熱工程において焼却飛灰に混合する処理薬剤が、
次式Ｉ：
【化７】
2004202414.tif 000018
（式中、Ｒ1及びＲ2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、アリールアルキル基、アルケニル基又はアリールアルケニル基を表す）
で示される化合物；
次式ＩＩ：
【化８】
2004202414.tif 000019
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩又はアミン塩；
次式ＩＩＩ：
【化９】
2004202414.tif 000020
（式中、Ｒ3及びＲ4は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ3とＲ4とで環を形成していてもよい）
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、亜鉛酸塩又はニッケル塩；
次式ＩＶ：
【化１０】
2004202414.tif 000021
（式中、Ｒ5及びＲ6は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ5とＲ6とで環を形成していてもよい）
で示される化合物；
次式Ｖ：
【化１１】
2004202414.tif 000022
（式中、Ｍはアンモニウム又は金属を表す）
で示される化合物；又は
次式ＶＩ：
【化１２】
2004202414.tif 000023
（式中、Ｒ7は、それぞれ独立して、水素、メチル基を表し；Ｒ8は、それぞれ独立して、Ｒ7が水素の場合には、水素、フェニル基を表し、Ｒ7がメチル基の場合には、水素、メチル基を表す）
で示される化合物を含むものである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
一次加熱工程及び／又は二次加熱工程で発生するガスを、焼却炉の炉室へ誘導する請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
一次加熱工程及び／又は二次加熱工程で発生するガスを重金属類沈殿処理する請求項６又は７に記載の方法。
【請求項１０】
重金属類沈殿処理されたガスを、一次加熱工程及び／又は二次加熱工程に誘導する請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却飛灰の無害化方法及び装置に関する。より詳しくは、本発明は、ごみ焼却炉等の各種焼却炉から排出される飛灰及び焼却灰（以下、これらを併せて「焼却飛灰」と称する）中に含まれるポリ−塩化−ｐ−ジベンゾダイオキシン類（ＰＣＤＤ）やポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤＦ）、コプラナ−ＰＣＢ（ｃｏ−ＰＣＢ）などの有機塩素化合物（以下、これらを併せて「ダイオキシン類」と称する）を効率的に分解したり、鉛、カドミウム、クロム、水銀等の有害な重金属類を高濃度に含有する飛灰等からの重金属の溶出を防止することのできる処理方法及び装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉等の焼却炉では、燃焼中にフェノール、ベンゼン等の有機化合物、クロロフェノール、クロロベンゼン等の塩素化芳香族化合物等のダイオキシン類前駆体が発生する。これらのダイオキシン類前駆体は、焼却飛灰が存在すると、その触媒作用によってダイオキシン類となって焼却灰中に存在する。
【０００３】
従来、このようなダイオキシン類を含有する焼却飛灰の処理方法としては、次のような方法が提案されていた。
(1) ダイオキシン類含有焼却飛灰を、窒素ガス等の還元性雰囲気下で、３２０℃では２時間、３４０℃では１〜１．５時間保持することによりダイオキシン類を分解する方法（ハーゲンマイヤープロセス：非特許文献１）。
(2) ダイオキシン類含有焼却飛灰を、ダイオキシン類生成抑制剤（ピリジン）の存在下で、３００〜５００℃で熱処理する（特許文献１）。
【０００４】
ダイオキシン類は、従来より、３００℃未満では熱分解しないとされており、上記の方法は、この定説通りに、３００℃以上に加熱することによってダイオキシン類を分解するものであり、加熱処理中に、ダイオキシン前駆体からのダイオキシン類の生成を抑制するために、ダイオキシン類分解温度域でダイオキシン類生成抑制剤を焼却飛灰に添加している。
【０００５】
また、ごみ焼却場等で発生する焼却飛灰には、鉛、カドミウム、クロム、水銀、亜鉛、銅等の人体に有害な重金属類が高濃度に含有されている。これらは雨水等の環境水と接触すると溶出を起こし、土壌や地下水、河川、海水等を汚染する。
【０００６】
そのため、従来、焼却飛灰からの重金属類の処理法としては、次のような方法が提案されていた。
(1) 酸その他の溶媒によって重金属類を安定化する方法。
(2) 重金属類を含む飛灰を溶融固化する方法。
(3) 重金属類を含む飛灰をセメントで固化する方法。
(4) 重金属類を含む飛灰を薬剤で処理する方法。
【０００７】
【非特許文献１】
Organohalogen Compound, 27, 147-152 (1996)
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−２４１８８０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の方法には、以下のような問題点があった。まず、ダイオキシン類の処理方法に関しては、
(a) 処理温度が高く、処理時間も長いため、必要とするエネルギーが多く、処理コストも高くなる。
(b) 冷却時にダイオキシン類が再合成する可能性がある。
(c) 窒素ガス等の還元性雰囲気下で処理する必要があるが、酸素を完全には遮断できないために、ダイオキシン類の分解率が低くなる。
(d) 部分的に脱塩素反応が進行するため、より毒性の高いダイオキシン類が生成する。
(e) 灰加熱装置で蒸発・揮散したガスが灰冷却装置を通過する際に、灰の加熱工程で蒸発した低融点の凝縮性物質、特に重金属類が固着又は凝縮して、トラブルを発生させる。
【００１０】
また、重金属類の溶出防止方法に関しては、
(a) 溶融固化法では、１２００〜１４００℃の処理温度を必要とするため、エネルギー量が大きく、処理コストも高くなる。
(b) セメント固化法では、ｐＨ値が高いと鉛が溶出し易くなるので、溶出防止対策としては十分ではない。また、処理物の減容化も図れない。
(c) 重金属類を含む飛灰を薬剤で処理する方法では、この目的で用いられる液体キレート剤が高価で、高コストになる。
【００１１】
本発明は、これらの従来法の問題点を解決し、従来法ではダイオキシン類を分解できないと考えられていた低温度域でも、短時間でダイオキシン類を分解除去することができ、それと同時に重金属類の溶出をも防止できる処理装置及び方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、灰の加熱工程で蒸発・揮散したガスが灰の冷却工程を通過する際に、低融点の凝縮性物質、特に重金属類が固着・凝縮して、装置のトラブルを引き起こすという問題を防止することのできる処理装置及び方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、焼却飛灰を所定の温度まで加熱する一次加熱室；一次加熱室で加熱処理した焼却飛灰に、処理薬剤を混合して更に加熱処理する二次加熱室；二次加熱室において処理した焼却飛灰を冷却する焼却飛灰冷却室；を具備することを特徴とする、焼却飛灰の無害化処理装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の各種態様について説明する。以下の説明は、本発明の種々の可能な態様について行うものであり、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の一態様に係る焼却飛灰の無害化処理装置の構成例を示す概念図である。図１に示す装置は、一次加熱室１、二次加熱室３、焼却飛灰冷却室６を具備する。一次加熱室１は、被処理物である焼却飛灰を定量的に供給するための定量供給機２、外部式の加熱装置及び内部の灰を移送するためのスクリューフィーダー（いずれも図示せず）を具備する。一次加熱室１における焼却飛灰の加熱温度は、２００〜３００℃が好ましく、２５０〜２８０℃がより好ましい。一次加熱室１における焼却飛灰の滞留時間は、１０〜１２０分が好ましく、３０〜６０分がより好ましい。また、定量供給機２の処理能力は、ごみ焼却量と処理時間とのバランスによって決定されるが、一般に、１００〜１，０００kg/hが好ましく、１００〜５００kg/hがより好ましい。スクリューフィーダーとしては、標準型スクリューフィーダーやパドル付きスクリューフィーダー等の当該技術において公知のタイプを用いることができる。
【００１５】
焼却炉５０から排出される焼却飛灰を含む排ガスは、廃熱ボイラー５１及び排ガス冷却装置５２を経て集塵装置５３に送られて、ここで焼却飛灰が回収される。回収された焼却飛灰は、定量供給機２に送られ、ここから一次加熱室１に供給され、ここで２００〜３００℃の温度に加熱されて、灰中の水分や、低融点の金属（例えば水銀など）が蒸発・揮散され、ガス排出口８より取り出される。
【００１６】
二次加熱室３は、焼却飛灰の処理薬剤を定量的に供給するための薬剤定量供給機４、並びに、一次加熱室１と同様に、外熱式の加熱装置及び内部の灰を移送するためのスクリューフィーダー（いずれも図示せず）を具備する。二次加熱室３では、一次加熱室１において加熱処理された焼却飛灰が供給され、それに処理薬剤が混合されて、更なる加熱処理が行われる。これにより、焼却飛灰中のダイオキシン類の分解が行われる。また、一次加熱室１で除去しきれなかった残余の灰中水分や、低融点の金属（例えば水銀など）が、二次加熱室３において更に蒸発・揮散され、ガス排出口９より取り出される。
【００１７】
二次加熱室３での加熱温度は２００〜３００℃が好ましく、２５０〜２８０℃がより好ましい。また、二次加熱室３における焼却飛灰の滞留時間は、焼却飛灰と処理薬剤とを十分に反応させるように、１０〜１２０分が好ましく、３０〜６０分がより好ましい。また、処理薬剤の定量供給機４の能力は、焼却飛灰に対して１〜１０w/w%の処理薬剤を添加することができる様に、１〜１００kg/hであることが好ましい。スクリューフィーダーとしては、一次加熱室１と同様に、標準型スクリューフィーダーやパドル付きスクリューフィーダーなどを好ましく用いることができる。なお、図１に示す装置では、二次加熱室３に灰取出し口５が形成されているが、これは、後述の実施例において、焼却飛灰冷却室６で急速冷却しなかった灰の物性を調べるために設けられているもので、実際の装置においては必ずしも必要なものではない。
【００１８】
本発明において、二次加熱室３において、焼却飛灰に加える処理薬剤としては、本発明者らが先に出願したダイオキシン類分解剤を好適に用いることができる。これらのダイオキシン類分解剤は、次の化合物を含むものである。
次式Ｉ：
【００１９】
【化１３】
2004202414.tif 000003
【００２０】
（式中、Ｒ1及びＲ2は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、アリールアルキル基、アルケニル基又はアリールアルケニル基を表す）
で示される化合物（特開２００１−２４７８３７号）；
次式ＩＩ：
【００２１】
【化１４】
2004202414.tif 000004
【００２２】
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩又はアミン塩（特開２００１−２４７８３８号）；
次式ＩＩＩ：
【００２３】
【化１５】
2004202414.tif 000005
【００２４】
（式中、Ｒ3及びＲ4は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ3とＲ4とで環を形成していてもよい）
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、亜鉛酸塩又はニッケル塩（特開２００１−２４７８４０号）；
次式ＩＶ：
【００２５】
【化１６】
2004202414.tif 000006
【００２６】
（式中、Ｒ5及びＲ6は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ5とＲ6とで環を形成していてもよい）
で示される化合物（特開２００１−２４７８４１号）；
次式Ｖ：
【００２７】
【化１７】
2004202414.tif 000007
【００２８】
（式中、Ｍはアンモニウム又は金属を表す）
で示される化合物（特開２００１−２９４８４６号）；
次式ＶＩ：
【００２９】
【化１８】
2004202414.tif 000008
【００３０】
（式中、Ｒ7は、それぞれ独立して、水素、メチル基を表し；Ｒ8は、それぞれ独立して、Ｒ7が水素の場合には、水素、フェニル基を表し、Ｒ7がメチル基の場合には、水素、メチル基を表す）
で示される化合物（特開２００１−２９３４６５号）。
【００３１】
上記式において、「アルキル」は、好ましくはＣ1〜Ｃ8アルキル、特にＣ1〜Ｃ4アルキルであり、具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル等が挙げられる。「アルコキシ」は、好ましくはＣ1〜Ｃ8アルコキシ、特にＣ1〜Ｃ4アルコキシであり、具体例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ等が挙げられる。「アリール」は、好ましくはＣ6〜Ｃ10アリールであり、具体例としては、フェニル、ナフチル、トリル等が挙げられる。「アルケニル」は、好ましくはＣ1〜Ｃ4アルケニル、特にＣ1〜Ｃ3アルケニルであり、具体例としてはビニル、アリル等などが挙げられる。また、アルキアルアミノ基の具体例としては、メチルアミノ、エチルアミノ等が挙げられ、ジアルキルアミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ等が挙げられ、アリールアミノ基の具体例としては、アニリノ等が挙げられ、アリールアルキル基の具体例としては、ベンジル、フェネチル等が挙げられ、アリールアルケニル基の具体例としては、スチリル等が挙げられる。また、「アルカリ金属塩」としては、例えば、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩などが挙げられ、「アルカリ土類金属塩」としては、例えば、マグネシウム塩、カルシウム塩などが挙げられ、「アミン塩」としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、アミルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミンなどのモノアルキルアミン塩；ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジアミルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミンなどのジアルキルアミン塩；トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリアミルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミンなどのトリアルキルアミン塩；シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミンなどのモノシクロアルキルアミン塩；ジシクロペンチルアミン、ジシクロヘキシルアミンなどのジシクロアルキルアミン塩；ベンジルアミン、フェネチルアミンなどのモノアラルキルアミン塩；ジベンジルアミン、ジフェネチルアミンなどのジアラルキルアミン塩；エタノールアミン、プロパノールアミンなどのアルカノールアミン塩；ジエタノールアミン、ジプロパノールアミンなどのジアルカノールアミン塩；トリエタノールアミン、トリプロパノールアミンなどのトリアルカノールアミン塩；ピロリジン、ピペリジン、ピペコリン、モロホリンなどの環状アミン塩；及びアニリン、トリイジン、キシリジンなどの芳香族アミン塩が挙げられる。
【００３２】
なお、これらのダイオキシン類分解剤は、シリカ、アルミナ、ゼオライト、珪藻土、活性炭又は活性コークスから選択される担体に担持されていてもよい。
二次加熱室３においては、焼却飛灰中に含まれるダイオキシン類と、上記に示すようなダイオキシン類分解剤とを混合して加熱することによって、ダイオキシン類中の塩素原子とダイオキシン類分解剤の化合物とが反応し、ダイオキシン類の脱塩素反応又は六員環（ベンゼン環）の開裂反応が迅速に進行して、ダイオキシン類が分解される。
【００３３】
本発明において、ダイオキシン類分解剤は、上記に示すものの１種だけ用いてもよく、或いは２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、上記に示すダイオキシン類分解剤は、担体に担持された形態であってもよい。用いることのできる担体としては、例えば、シリカ、アルミナ、ゼオライト、珪藻土、活性炭、活性コークスなどを挙げることができる。このような担体上に上記のダイオキシン類分解剤を担持させることにより、かかる担体によるダイオキシン類分解の触媒効果も期待され、より効率よくダイオキシン類を分解することが可能になる。
【００３４】
二次加熱室３において、ダイオキシン類分解剤と共に加熱処理された焼却飛灰は、次に、焼却飛灰冷却室６に供給される。焼却飛灰冷却室６は、冷却手段を備えたケーシング部、内部の焼却飛灰／薬剤混合物を移送するスクリューフィーダー（いずれも図示せず）、並びに焼却飛灰排出口７を具備する。冷却手段としては、例えば、ケーシング部に冷却水管を配置することができる。一次加熱室及び二次加熱室において処理された焼却飛灰は、この焼却飛灰冷却室６において、２００〜３００℃から、１００℃以下に急激に冷却される。この急速冷却によって、ダイオキシン類の再合成を抑制することができる。このダイオキシン類再合成抑制という目的のためには、冷却室６において、２００〜３００℃の焼却飛灰を、１００℃以下の温度、好ましくは６０℃以下の温度に、６０分以内、好ましくは３０分以内に冷却することが好ましい。
【００３５】
焼却飛灰冷却室６の灰取出し口７から取り出された処理済の焼却飛灰は、その後、当該技術において公知の方法に従って、重金属溶出防止処理や水混練処理を行って、最終的に固化した状態で廃棄することができる。なお、二次加熱室３において焼却飛灰に加えるダイオキシン類分解剤が上記の式ＩＩＩ，ＩＶ，ＶＩの化合物を含む場合には、これらの化合物は、ダイオキシン類分解能に加えて、重金属類の溶出防止効果をも併せ持っているので、通常の重金属溶出防止剤を加えることなしに、灰の混練・固化処理を行うことができる。
【００３６】
一次加熱室１及び／又は二次加熱室３で発生した灰中の水分や水銀などの低融点金属の蒸気を含むガスは、ガス排出口８及び９から取り出され、ガス配管１０を通って、除塵フィルター１１、ガス冷却器１２によって処理することができる。このガスは、更に、ガス送気ファン１３によって、ガス配管１４を通して、焼却炉５０の炉室に送ることができる。このように、加熱室で発生したガスを焼却炉の炉室に返送することにより、ダイオキシン類が未処理のままガス中に残存していたとしても、これらが循環処理されることで、未処理のままで大気中に放出されるという危険性がなくなる。
【００３７】
また、本発明によれば、焼却飛灰中に含まれる水銀などの低融点金属は、一次加熱室及び二次加熱室において蒸発・揮散されてガスとして回収されるので、処理後の灰を冷却室で冷却するにあたって、低融点金属が固着・凝縮することによるトラブルを回避することができる。
【００３８】
また、本発明の好ましい態様においては、上記のように一次加熱室及び二次加熱室から取り出されたガスを、重金属沈殿処理にかけて、ガス中の水銀等の低融点金属をガスから分離することができる。即ち、本発明の他の態様は、上記に説明した一次加熱室、二次加熱室及び焼却飛灰冷却室を具備する装置であって、一次加熱室及び／又は二次加熱室で発生するガスを処理する重金属類沈殿槽；一次加熱室及び／又は二次加熱室で発生するガスを、重金属類沈殿槽に誘導する手段；を更に具備する装置を提供する。
【００３９】
図２は、かかる態様の装置の概念図である。図２において、図１と同じ参照番号は同じ構成要素を表す。即ち、図２に示す装置において、焼却炉５０、廃熱ボイラー５１、排ガス冷却装置５２、集塵装置５３、一次加熱室１、二次加熱室３、焼却飛灰冷却室６については、図１に関する上記説明をそのまま適用することができる。
【００４０】
図２に示す装置においては、一次加熱室１及び／又は二次加熱室から取り出されたガスは、ガス配管１０を通り、必要に応じて、除塵フィルター１１、ガス冷却器１２を経由した後、ガス送気ファン１３によって、ガス吹き込み管１４を通って、重金属類沈殿槽１５内に供給される。重金属類沈殿槽１５には、液体キレート薬剤などの当該技術において公知の重金属類などの有害物質を沈殿させる薬剤が収容されており、ガスはこの薬剤中に吹き込まれる。これによって、ガス中に含まれる水銀等の低融点金属などの有害物質が沈殿除去される。
【００４１】
重金属類沈殿槽１５には、更に、上部空間内に開口を有するガス取出し配管１６が配置されている。ガス取出し配管１６はガス放出管１８に接続されていて、重金属類沈殿槽１５から排出されるガスを系外に放出することができる。また、ガス放出管１８にバルブ１７を取り付け、このバルブを圧力計２０と連動させることにより、重金属類沈殿槽１５内の圧力の異常上昇に対して、ガスの放出によって対応することが可能となる。
【００４２】
また、ガス取出し配管１６を、一次加熱室１及び／又は二次加熱室３と接続している返送循環用配管１９と接続して、重金属類沈殿処理を行った後のガスを、再び一次加熱室及び／又は二次加熱室に返送することができる。このように、重金属類沈殿槽からのガスを再び加熱室に返送することにより、ダイオキシン類や重金属類などが、万一未処理のままガス中に残存していたとしても、再び加熱処理及び重金属類沈殿処理にかけることによって、分解除去することができるので、これら有害物質が未処理のままで大気中に放出されるのを防ぐことが可能となる。
【００４３】
【実施例】
以下の実施例により、本発明をより具体的に説明する。以下の説明は、本発明の技術思想を具現化する幾つかの具体例について記載したもので、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。
【００４４】
実施例１〜３
図１に示す装置を用いて焼却飛灰の無害化実験処理を行った。処理量３００ton/日の流動床焼却炉から排出された焼却飛灰を、図１に示す装置の定量供給機２に受容し、そこから、５００kg/hの供給量で、一次加熱室１に焼却飛灰を供給した。一次加熱室１での加熱温度は２８０℃に設定し、一次加熱室１における焼却飛灰の滞留時間は３０分に設定した。一次加熱室１で加熱処理された焼却飛灰を、次に二次加熱室３に供給し、表１に示す各種の処理薬剤を薬剤定量供給機４から供給して混合しながら加熱処理した。二次加熱室３における加熱温度は、一次加熱室と同じ２８０℃とし、焼却飛灰の滞留時間も一次加熱室と同じ３０分とした。二次加熱室３において処理した焼却飛灰を、次に焼却飛灰冷却室６に供給し、３０分で６０℃まで冷却した。冷却された処理灰を灰取出し口７から取出し、ダイオキシン類の濃度及び重金属類の溶出濃度の測定を行った。また、二次加熱室３に設けられた灰取出し口５からも灰を取出し、空気中で徐冷して、ダイオキシン類の濃度及び重金属類の溶出濃度の測定を行った。なお、ダイオキシン類の濃度は、ガスクロマトグラフ・質量分析法によってダイオキシン類（PCDDs, PCDFs total）の濃度として測定し、国際毒性等価係数（I-TEF）を用いて算出したダイオキシン類毒性等量値（ng-TEQ/g）として示した。また、重金属類の溶出濃度は、環境庁告示１３号法に準拠して測定を行った。
【００４５】
なお、処理の間、ガス送気ファン１３を作動させて、各加熱室で発生したガスは、配管１４を通して、焼却炉炉室（例えばフリーボード部）へ返送循環した。なお、「フリーボード部」とは、焼却炉として流動床式燃焼装置を用いた場合の、該燃焼装置の流動床上部空間のことである。
結果を表１に示す。
【００４６】
比較例１
図１に示す装置を用いて、実施例１〜３と同様の条件で焼却飛灰の無害化処理実験を行った。但し、二次加熱室３において処理薬剤の添加は行わなかった。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2004202414.tif 000009
【００４８】
表１より、ダイオキシン類分解剤を加えないで熱処理のみを行った比較例では、未処理灰と比べてダイオキシン類の濃度が２倍以上に増加しており、鉛の溶出濃度も殆ど低下していない。一方、本発明の処理方法によれば、ダイオキシン類が極めて効率的に分解処理され、更に、二次加熱後に処理灰を急速冷却することにより、更に一層ダイオキシン類の濃度が低下した。これは、処理灰を急速冷却することにより、ダイオキシン類の再合成が抑制されたためであると考えられる。また、本発明によれば、灰冷却室における水銀等の固着によるトラブルも発生しなかった。
【００４９】
比較例２〜４
焼却飛灰を、一次加熱室１を経由しないで二次加熱室３に直接供給した他は実施例１〜３と同様に焼却飛灰の処理を行った。結果を表２に示す。本比較例においては、焼却飛灰に含有される水分並びに水銀の除去が不十分であったために、焼却飛灰冷却室６において水分又は水銀による固着・凝縮が起こった。このために正常に焼却飛灰の無害化処理を行うことができなかった。表２からも、比較例２〜４においては、ダイオキシン類分解率が実施例１〜３と比較して低いことが分かる。これは、上記のような焼却飛灰冷却室６における水分又は水銀による固着・凝集によって焼却飛灰の無害化処理が悪影響を受けたためであると考えられる。
【００５０】
【表２】
2004202414.tif 000010
【００５１】
実施例４〜６
図２に示す装置を用いて焼却飛灰の無害化実験処理を行った。処理量３００ton/日の流動床焼却炉から排出された焼却飛灰を、図２に示す装置の定量供給機２に受容し、そこから、５００kg/hの供給量で、一次加熱室１に焼却飛灰を供給した。一次加熱室１での加熱温度は２８０℃に設定し、一次加熱室１における焼却飛灰の滞留時間は３０分に設定した。一次加熱室１で加熱処理された焼却飛灰を、次に二次加熱室３に供給し、表２に示す各種の処理薬剤を薬剤定量供給機４から供給して混合しながら加熱処理した。二次加熱室３における加熱温度は、一次加熱室と同じ２８０℃とし、焼却飛灰の滞留時間も一次加熱室と同じ３０分とした。二次加熱室３において処理した焼却飛灰を、次に焼却飛灰冷却室６に供給し、３０分で６０℃まで冷却した。冷却された処理灰を灰取出し口７から取出し、ダイオキシン類の濃度及び重金属類の溶出濃度の測定を行った。また、二次加熱室３に設けられた灰取出し口５からも灰を取出し、空気中で徐冷して、ダイオキシン類の濃度及び重金属類の溶出濃度の測定を行った。
【００５２】
なお、処理の間、ガス送気ファン１３を作動させて、各加熱室で発生したガスは、配管１４を通して重金属沈殿処理槽１５に供給した。重金属類沈殿処理槽１５には、液体キレート剤としてジエチルジチオカルバミン酸カリウムの０．３％水溶液を収容した。重金属類沈殿処理槽１５で処理されたガスは、返送循環用配管１９を通して二次加熱室３に返送し、重金属類沈殿槽１５の圧力が上昇したら、ガス放出管１８を通して排出した。ガス冷却器１２を通過した後のガスを取り、また、重金属類沈殿処理槽１５で処理したガスを配管１９から取り、ガス中の水銀濃度を測定したところ、沈殿処理前はガス中の水銀濃度は４．１mg/m3Nであったのに対して、沈殿処理後は０．０００８２mg/m3Nであった。
結果を表３に示す。
【００５３】
比較例５
図２に示す装置を用いて、実施例４〜６と同様の条件で焼却飛灰の無害化処理実験を行った。但し、二次加熱室３において処理薬剤の添加は行わなかった。結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
2004202414.tif 000011
【００５５】
表３より、ダイオキシン類分解剤を加えないで熱処理のみを行った比較例では、未処理灰と比べてダイオキシン類の濃度が２倍以上に増加しており、鉛の溶出濃度も殆ど低下していない。一方、本発明の処理方法によれば、ダイオキシン類が極めて効率的に分解処理され、更に、二次加熱後に処理灰を急速冷却することにより、更に一層ダイオキシン類の濃度が低下した。これは、処理灰を急速冷却することにより、ダイオキシン類の再合成が抑制されたためであると考えられる。また、本発明によれば、灰冷却室における水銀等の固着によるトラブルも発生しなかった。
【００５６】
以上、焼却炉からの飛灰の処理について説明したが、本発明の処理対象としては、焼却炉からの飛灰だけに限定されるものではなく、ガス化溶融炉、プラズマ溶融炉などの排ガスから、捕集手段（バグフィルタ、電気集塵機、サイクロン等）により捕集された捕集飛灰についても好適に処理対象とすることができ、更に火力発電所における飛灰にも本発明が適用可能であることはいうまでもない。また、本発明は、以上で説明した実施態様に限定されるものではなく、同一の思想の範囲内であれば、種々変更・修正が可能であることはいうまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、焼却炉等から排出される焼却飛灰を処理して、ダイオキシン類の分解を効率的に行うと共に、重金属類の溶出防止処理も合わせて行うことができる。また、本発明によれば、加熱した処理灰を冷却する際に、低融点の水銀などの金属類が固着・凝縮することによる装置トラブルを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様に係る焼却飛灰処理装置の概念図である。
【図２】本発明の他の態様に係る焼却飛灰処理装置の概念図である。
【図１】
2004202414.tif 000024
【図２】
2004202414.tif 000025