(57)【要約】【課題】溶融スラグ中の鉛の濃度を低減する。【解決手段】熱回収装置９で回収した飛灰４１と集塵装置１１で捕集された飛灰１８に酸を加えて飛灰に含まれる鉛を溶解させ（２１）、その溶解液を固液分離処理して固体を含むケーキと鉛を含む溶液とに分離し（２２）、分離されたケーキ３１，３２を燃焼溶融炉５に供給して溶融させることにより、溶融スラグ中の鉛の濃度を低減する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱分解する熱分解反応工程と、該熱分解反応工程から排出される熱分解ガス及び熱分解カーボンを燃焼して溶融スラグ化する燃焼溶融工程と、該燃焼溶融工程から排出される排ガス中の飛灰を捕集する集塵工程とを備えた廃棄物処理方法において、
前記集塵工程で捕集された飛灰に酸を加えて飛灰に含まれる鉛を溶解させ、該溶解液を固液分離処理して固体を含むケーキと鉛を含む溶液とに分離する鉛除去工程と、該鉛除去工程で分離された前記ケーキを前記燃焼溶融工程に供給して溶融スラグ化することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】
前記集塵工程から除塵された排ガスに脱塩剤を添加してバグフィルタで処理する脱塩工程を有し、該脱塩工程から排出される脱塩残渣を前記集塵工程で捕集された飛灰とともに前記鉛除去工程で処理することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理方法。
【請求項３】
前記集塵工程で捕集された飛灰を加熱して該飛灰に含まれるダイオキシン成分を分解処理するダイオキシン分解工程を設け、該ダイオキシン分解工程から排出される飛灰を前記鉛除去工程で処理することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記集塵工程に流入する前記排ガスの熱を熱回収装置により回収する熱回収工程を設け、前記熱回収装置で捕集された飛灰を前記集塵工程で捕集された飛灰に混ぜて処理することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理方法に係り、具体的には、廃棄物を熱分解して得られる熱分解ガス及び熱分解カーボンを燃焼して溶融スラグ化してなる溶融スラグ、又はその燃焼排ガスの飛灰等を溶融してなる溶融スラグ中の鉛の含有量を低減する技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミ、産業廃棄物、その他の廃棄物を処理して、電力や熱などのエネルギ及び金属等の有価物を回収するとともに、飛灰中の鉛や重金属を除去して無害化して排出する廃棄物処理システムが種々提案されている（特許文献１〜６）。
【０００３】
このような廃棄物処理システムの一例として、廃棄物を熱分解して生成される熱分解ガス及び熱分解カーボンを燃焼し、この燃焼熱により熱分解ガスや熱分解カーボンに通常含まれる灰分を溶融スラグ化する（以下、単に、熱分解ガス及び熱分解カーボンを溶融スラグ化するという。）ことにより、建材や舗装材の骨材に有効利用することが行なわれている。
【０００４】
他方、熱分解ガスや熱分解カーボンを燃焼溶融して発生する燃焼排ガスは、廃熱ボイラ等により熱回収された後、集塵装置により飛灰が捕集され、さらに排ガス処理装置により有害物質が除去され、煙突から排出されるようになっている。そして、集塵装置により捕集された飛灰は、燃焼溶融炉に戻して溶融処理することにより溶融スラグ化することが行われている。
【０００５】
このような溶融スラグには廃棄物に含まれていた鉛などの重金属が混入することから、溶融スラグ中の鉛濃度を低減するため、燃焼溶融炉の温度や酸化還元雰囲気などの操作条件を変えたり、循環して溶融する飛灰量を減らしたり、循環を止めたりすることが行なわれている。一方、焼却灰、飛灰及び溶融飛灰に含まれている銅、亜鉛及び鉛を酸又はアルカリにより抽出し、これらの金属を選択的に有価物レベルまで濃縮して回収するシステムが、山元還元プロセスとして種々提案されている。これらのプロセスは、有価物回収が目的であるため、溶融スラグ中の鉛濃度を低減するシステムではなく、且つその効果もない。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９７２５２４号公報
【特許文献２】
特許第３００９６０７号公報
【特許文献３】
特開２００１−４９３６０号公報
【特許文献４】
特開平７−１０９５３３号公報
【特許文献５】
特開平１１−１１４５２９号公報
【特許文献６】
特開２０００−２７９７５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、環境基準の厳格化に伴い、溶融スラグに含まれる鉛の濃度を一層少なくすることが要望されるようになってきている。この要望を満たす方法として、燃焼溶融炉における燃焼温度をさらに高くするなどの溶融条件を変える方法が考えられる。しかしながら、この方法は、燃焼溶融炉の耐熱温度をさらに高くするために耐火材を高温用に変更したり、燃焼溶融炉の形状を変更する必要があり、採用され難い。また、他の方法として、燃焼溶融炉に戻して溶融させる循環飛灰の一部又は全量を系外に抜き出すことにより、その抜き出し量に応じて溶融スラグ中の鉛の濃度を下げることが考えられる。しかし、抜き出した飛灰を最終的に埋立処分する場合は、埋立処分場の確保が困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、溶融スラグ中の鉛の濃度を低減することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。
【００１０】
本発明は、集塵工程で捕集された飛灰に酸を加えて飛灰に含まれる鉛を溶解させ、該溶解液を固液分離処理して固体を含むケーキと鉛を含む溶液とに分離する鉛除去工程と、該鉛除去工程で分離された前記ケーキを前記燃焼溶融工程に供給して溶融させることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、鉛除去工程により、集塵工程から排出される飛灰から鉛が分離されるので、その飛灰を燃焼溶融工程に戻して溶融スラグ化することにより溶融スラグの鉛濃度を十分に低減できる。また、鉛除去工程により鉛を分離できるから、鉛の最終処理を容易に行なうことができる。
【００１２】
また、集塵工程から排出される排ガスに脱塩剤を添加してバグフィルタで処理する脱塩工程を有する場合、この脱塩工程から排出される脱塩残渣を集塵工程で捕集された飛灰とともに鉛除去工程で処理することが好ましい。これによれば、脱塩残渣の処理と鉛除去とを１系統の処理プロセスで行なわせることができる。
【００１３】
また、集塵工程で捕集された飛灰を加熱して飛灰に含まれるダイオキシン成分を分解処理するダイオキシン分解工程を有する場合は、そのダイオキシン分解工程から排出される飛灰を鉛除去工程で処理することができる。これによれば、飛灰に含まれるダイオキシン成分を除去できるから、鉛を除去した循環飛灰中、系外に排出する多くの鉛を含む固形分中及び排水中のダイオキシン成分を低減できる。
【００１４】
また、上述では、集塵工程の捕集飛灰を鉛除去処理して燃焼溶融工程で溶融させる本発明について説明したが、これに限らず、熱回収装置で捕集された飛灰を集塵工程で捕集された飛灰に混ぜたり、熱回収装置で捕集された飛灰のみを鉛除去処理することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１に、本発明に係る廃棄物処理方法を適用してなる廃棄物処理システムの一実施形態の全体構成図を示す。図示のように、廃棄物１は適当な大きさに粉砕されて熱分解反応器２に投入される。熱分解反応器２は、例えば、横置きの回転ドラムを用いて形成され、一端から投入される廃棄物１を低酸素雰囲気で加熱して熱分解しながら他端に移送し、他端から熱分解ガス３と熱分解残渣４を排出する。熱分解ガス３は、燃焼溶融炉５に供給されて燃焼される。熱分解残渣４には、熱分解により生成された熱分解カーボンなどの可燃物と、廃棄物１に含まれていた金属片、ガラス、陶器、コンクリート片等の不燃物が含まれている。これらのうち熱分解カーボンは、燃焼させることにより熱を回収できることから、他の熱分解残渣から分離して燃焼溶融炉５で燃焼することが好ましい。そこで、熱分解残渣４は分別装置６に導かれて、熱分解カーボン７と他の不燃物とに分別される。この分別には、篩などの機械的な分別や、流動層分別が適用できるが、特開２００２−２１９４１７号公報に記載された流動層式の分別装置を適用することが好ましい。この流動層式の分別装置を図２に示して説明する。図示のように、立形のケーシング６１の側壁に熱分解残渣の供給口６２が斜めに接続され、これに対向する位置の側壁に流動媒体（例えば、砂）の供給口６３が斜めに接続されている。一方、ケーシング６１内の底部に傾斜多孔板６４が配置され、この傾斜多孔板６４に開口させて３つに分割された風箱６５ａ〜ｃが設けられている。各風箱６５ａ〜ｃには、それぞれ空気供給管６６ａ〜ｃが接続されている。傾斜多孔板６４の傾斜下端部に隣接するケーシング６１の底部は排出口６７とされている。ケーシング６１の頂部に分別された熱分解カーボンの取出し口６８が接続されている。また、符号６９は、点検口である。このように構成されることから、ケーシング６１内に流動媒体と熱分解残渣４及び空気を供給すると、傾斜多孔板６４の噴射口から噴出する空気流によって流動媒体と熱分解残渣が流動化して流動層７０が形成される。この流動層により、熱分解残渣４に含まれる金属片等が重力により下方の排出口６７に移動し、熱分解カーボンは気流に乗って取出し口６８から排出される。また、金属片等に付着していた熱分解カーボンも気流によって剥離されて取出し口６８から排出される。
【００１６】
また、分別装置６においては、熱分解残渣４の冷却及び粉砕が必要に応じて適宜行なわれる。分別装置６において分別された熱分解カーボン７は燃焼溶融炉５に供給される。
【００１７】
燃焼溶融炉５では、熱分解ガス３及び熱分解カーボン７が燃焼処理される。この燃焼熱により、通常、熱分解ガス３及び熱分解カーボン７に含まれる灰分が溶融されてスラグとなり、炉壁を伝って炉底部から例えば水槽内に落下して固化された溶融スラグとして排出される。
【００１８】
燃焼溶融炉５の燃焼排ガス８は、熱回収装置９に導かれて熱回収される。この熱回収装置９は、例えば、熱分解反応器２の熱分解熱源として用いる気体（例えば、空気）を加熱する熱交換器、及び発電等に用いる蒸気を発生する廃熱ボイラ等を含んで構成することができる。熱回収装置９から排出される排ガス１０は、バグフィルタなどから構成される集塵装置１１に導かれ、排ガス１０に含まれる飛灰が捕集される。集塵装置１１から排出される排ガス１２は、脱塩剤１３が添加されてバグフィルタにより構成される脱塩装置１４に導かれる。脱塩装置１４においては、バグフィルタの濾布面に脱塩剤１３の層が形成され、その脱塩剤層を通過する排ガス１３中の塩素分及び硫黄分が脱塩剤１３と反応して排ガス１２から分離される。脱塩装置１４を通過した排ガス１５は誘引送風機１６を介して煙突１７から大気中に排出される。
【００１９】
次に、本実施形態の特徴部に係る構成を説明する。集塵装置１１により捕集された飛灰１８は、湿式の鉛除去装置２０に導かれ、ここにおいて飛灰に含まれる鉛が分離除去される。つまり、鉛除去装置２０は、鉛溶解工程２１と、固液分離工程２２と、沈殿工程２３と、固液分離工程２４と、排水処理工程２５とを含んでなる周知の構成とされている。
【００２０】
鉛溶解工程２１は、集塵装置１１から排出される飛灰１８に塩酸水溶液を加えて飛灰１８中の鉛を溶解させるようになっている。この場合において、固液比１０〜３０の範囲に調整し、ｐＨは０．１近辺に調節するのが好ましい。固液分離工程２２では、例えば濾布などを用いたフィルタ処理により、鉛が溶解した水溶液と飛灰の固形物（ケーキ３１）とを分離する。ろ液（鉛が溶解された水溶液）は次の沈殿工程２３に導かれて水硫化ソーダ等が添加され、これにより鉛の化合物を析出させて沈殿させる。例えばアルカリ（苛性ソーダ）を加え、ｐＨを１以下（望ましくは０．５〜１）に調整し、鉛に対して２〜５当量に相当する量の硫化剤（例えば、水硫化ソーダ）を添加して３０〜９０分保持して鉛を硫化鉛として沈殿させる。次いで、沈殿工程２３を経たろ液は、次の固液分離工程２４において例えば濾布などを用いたフィルタ処理が施される。この固液分離により分離された鉛成分を多く含む沈殿物（ケーキ）は、系外に抜き出して重金属固定剤を加えて安定化処理を施した後、例えば最終処分場に埋め立てる。一方のろ液は、排水処理工程２５に導かれ、ここにおいて苛性ソーダを添加してｐＨを５．８〜８．６に調整した後、さらに固液分離により固形物（ケーキ３２）を分離し、ろ液は排水基準を満足するように必要な処理を施して系外に排水する。固液分離工程２２と排水処理工程２５から排出されるケーキ３１、３２は乾燥装置４０に導かれ、所定値以下の含水率（例えば、１０％以下）に乾燥させた後、燃焼溶融炉５に供給して溶融され、炉底から溶融スラグとして排出される。また、ケーキ３１、３２は、乾燥装置４０で乾燥させた後、分別装置６に導入し、ここにおいて熱分解カーボン７に混合させて燃焼溶融炉５２供給して溶融し、炉底から溶融スラグとして排出するようにしてもよい。更に、ケーキ３１、３２を乾燥処理せずに、直接、燃焼溶融炉５に供給して溶融し、炉底から溶融スラグとして排出するようにしてもよい。
【００２１】
このように構成されることから、図１の実施形態によれば、集塵装置１１により捕集された飛灰１８中の鉛は、鉛除去装置２０により分離除去され、鉛が除去されたケーキ３１、３２は燃焼溶融炉５に供給されて溶融スラグ化される。したがって、建材や舗装の骨材として用いられる溶融スラグ３３に含有される鉛濃度を十分に低減できる効果がある。また、鉛除去装置２０により鉛を個別に分離できるから、有害物質を含む廃棄物を減量化できる。しかも、分離した鉛に重金属固定剤を加えて安定化処理を施せば、例えば最終処分場に埋め立て処理を容易に行なうことができる。
（第２の実施形態）
上述の実施形態では、集塵装置１１により捕集された飛灰１８中の鉛を鉛除去装置２０において除去する例を説明したが、図１の破線に示すように、熱回収装置９において捕集された飛灰４１を鉛除去装置２０に導いて処理することができる。これによれば、熱回収装置９において捕集された飛灰４１をそのまま分別装置６に導いて溶融スラグ化する場合に比べて、溶融スラグ３３中の鉛含有量を低減することができる。
（第３の実施形態）
図１の実施形態において、脱塩装置１４から排出される脱塩残渣４２の処理は、公知の脱塩残渣処理プロセスを適用できる。しかし、脱塩残渣の公知の処理プロセスには、重金属の安定化処理が含まれることから、図１の破線に示すように脱塩残渣４２を鉛除去装置２０に導いて処理することができる。これによれば、脱塩残渣４２の鉛除去処理と飛灰１８（及び４１）の鉛除去処理を同一の装置で行なうので、装置をコンパクト化することができる。また、脱塩残渣の主成分である塩化カルシュウムは、排水処理工程２５において排水の溶解成分として移行するため、系外に排出されるものは、鉛の沈殿工程２３、固液分離工程２４でケーキ側に移行した残渣のみとなるから、最終処分場に埋め立てる量も減少する。
（第４の実施形態）
図３に、本発明に係る廃棄物処理方法を適用してなる廃棄物処理システムの他の実施形態の主要部の構成図を示す。図３において、本実施形態が図１の実施形態と異なる点は、鉛除去装置２０の入り側に、ダイオキシン除去装置５１を挿入したことにある。
【００２２】
すなわち、鉛を除去した循環飛灰中、系外に排出する多くの鉛を含む固形分中及び排水中のダイオキシン成分を低減できる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、鉛除去装置２０に供給する前にダイオキシン分解装置５０を設け、これにより飛灰１８、４１を４５０℃前後に加熱してダイオキシン成分を分解処理するようにしたのである。つまり、一般に、ダイオキシン成分を単独で加熱分解するには通常６００℃以上の温度を必要とするが、飛灰中に含まれている金属の触媒作用により、低い温度でダイオキシン成分の塩素を外したり、酸素架橋を切ったりする反応が起こり、ダイオキシン成分を分解して無害化することができる。
【００２４】
このようにして、飛灰１８、４１に含まれるダイオキシン成分を分解できるから、ケーキ３１、３２（循環飛灰）及び排水中のダイオキシン成分を低減できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、溶融スラグ中の鉛の濃度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物処理方法を適用してなる廃棄物処理システムの一実施形態の全体構成図を示す。
【図２】図１の分別装置に適用可能な流動層式分別装置の一例の構成図である。
【図３】本発明に係る廃棄物処理方法を適用してなる廃棄物処理システムの他の実施形態の主要部の構成図を示す。
【符号の説明】
２  熱分解反応器
５  燃焼溶融炉
６  分別装置
９  熱回収装置
１１  集塵装置
１４  脱塩装置
２０  鉛除去装置
２１  鉛溶解工程
２２  固液分離工程
２３  沈殿工程
２４  固液分離工程
２５  排水処理工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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