(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛灰中の活性炭素量と焼却施設で運転管理される低位発熱量を指標として、飛灰に添加するキレート量を調節する飛灰中鉛の安定化処理方法であって、活性炭素量として、分析により得られた未燃カーボンと、運転条件から算出された吹き込み活性炭との和を使用して、活性炭素の吹込み有りと無しとについて、鉛溶出量とこれに対応する必要キレート量との関係を求め、この関係から、活性炭素の濃度ｘと必要キレート量ｙとの関係をｙ＝ａｘ＋ｃ（ａおよびｃは定数）として必要キレート量を求め、この関係式の定数ｃについては、 飛灰からの鉛溶出量ｒおよび低位発熱量ｓを用いて、ｃ＝k1×ｒk2、ｒ＝k3ｅk4ｓ（k1,k2,k3,k4は定数）として求めることを特徴とする飛灰中鉛の安定化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
近年、ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉等の燃焼排ガスから集塵装置で捕集された飛灰中に含まれる鉛の安定化処理方法として、キレート薬剤による飛灰処理が行われている。本発明は、上記キレート薬剤処理において、予め必要添加薬剤量を想定しておき、実際に使用する薬剤量を減らして薬剤コストを節減する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キレート薬剤を用いる飛灰中鉛の安定化処理方法において、キレート薬剤の添加量は、予め処理対象飛灰をキレート処理し、鉛の溶出量を基準値以下にするのに必要十分な量に設定していたが、このようなキレート薬剤添加量を設定しても、焼却すべきごみ質の変動によって実際にはキレート薬剤が不足するような事態が見られた。また、近年ダイオキシン対策として集塵機前流の煙道に活性炭を吹き込んで、集塵機でのダイオキシン除去率を高める方法が取られるが、この活性炭は必要キレート量を増加させる。活性炭による必要キレート量の増加は、予めビーカテスト等である程度は分かるが、飛灰中の未燃カーボンの影響までも考慮して、焼却すべきごみ質の変動に対応できるようなキレート添加量の設定方法は、未だ知られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
キレート薬剤添加量を削減する方法としては、飛灰をキレート薬剤処理する前に、１）予めビーカテストで必要キレート量を求めておく方法、２）飛灰のアルカリ度を計測して必要薬剤量を算定する方法（この場合に使用する薬剤は無機系の酸性薬剤）などがあるが、これらの方法はいずれも手間がかかり、日常の処理には不向きであった。
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑み、容易に得られる特性値を用いて、必要でかつ十分なキレート量を求めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による飛灰中鉛の安定化処理方法は、飛灰中の活性炭素量と焼却施設で運転管理される低位発熱量を指標として、飛灰に添加するキレート量を調節する飛灰中鉛の安定化処理方法であって、活性炭素量として、分析により得られた未燃カーボンと、運転条件から算出された吹き込み活性炭との和を使用して、活性炭素の吹込み有りと無しとについて、鉛溶出量とこれに対応する必要キレート量との関係を求め、この関係から、活性炭素の濃度ｘと必要キレート量ｙとの関係をｙ＝ａｘ＋ｃ（ａおよびｃは定数）として必要キレート量を求め、この関係式の定数ｃについては、 飛灰からの鉛溶出量ｒおよび低位発熱量ｓを用いて、ｃ＝k1×ｒk2、ｒ＝k3ｅk4ｓ（k1,k2,k3,k4は定数）として求めることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の飛灰中鉛の安定化処理方法によると、焼却施設において日常運転管理されているごみの低位発熱量と予め算出可能な飛灰中の活性炭素量（未燃カーボンは一定の焼却運転管理を行えば大きな変動はないので一度分析すればその値を継続して使用できる。また吹き込み活性炭量は運転条件から容易に算出できる）から必要キレート量を求め、算出したキレート量を実際の飛灰処理に用いることで、ごみ質の変動に対応して添加キレート量を増減でき、キレート薬剤の維持管理費用を削減できる。
【０００７】
活性炭素量として、分析により得られた未燃カーボンと、運転条件から算出された吹き込み活性炭との和を使用することが好ましい。従来考慮されていなかった未燃カーボンの影響までも考慮することにより、焼却すべきごみ質の変動により確実に対応することができ、キレート薬剤の量を必要で十分なものとすることができる。
【０００８】
活性炭素の吹込み有りと無しとについて、鉛溶出量とこれに対応する必要キレート量との関係を求め、この関係から、活性炭素の濃度ｘと必要キレート量ｙとの関係をｙ＝ａｘ＋ｃ（ａおよびｃは定数）として必要キレート量を求めることが好ましい。この式により、活性炭素の濃度から必要キレート量を求めることができる。
【０００９】
また、飛灰からの鉛溶出量ｒおよび低位発熱量ｓを用いて、ｃ＝k1×ｒk2、ｒ＝k3ｅk4ｓ（k1,k2,k3,k4は定数）として、定数ｃを求めることが好ましい。このようにすると、飛灰からの鉛溶出量をパラメータとする上記定数ｃが日常運転管理されているごみの低位発熱量で表されるので、必要キレート量の計算をより簡単に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による飛灰中鉛の安定化処理方法は、飛灰中の活性炭素量と焼却施設で運転管理される低位発熱量を指標として、飛灰に添加するキレート量を調節することを特徴とするものである。
【００１１】
以下に、必要キレート量を実機混練機による飛灰処理に適用し、その有効性を確認した各種測定結果を参照しながら、本発明の方法を得るに至った過程について説明する。
【００１２】
図１は、ごみ焼却炉の燃焼排ガスからバグフィルターで捕集された飛灰中に含まれる鉛の含有量と、飛灰からの鉛の溶出量との関係を異なる炉で調査した結果を示す。図１中、文献データは「最新ごみ焼却飛灰の無害化・安定化処理技術」（川崎重工データ）による。図１より、鉛含有量と鉛溶出量の間には非常に高い相関関係があることが分かる。
【００１３】
図２は、飛灰からの鉛溶出量と、この鉛溶出量を基準値（０．３ｍｇ／ｌ）以下に抑えるのに必要なキレート薬剤量との関係を示す。この関係を求めるに際しては、活性炭吹込み有りと無しとの違いに着目し、その結果についても、活性炭吹込み有り（飛灰中の平均カーボン量が３ｗｔ％）と活性炭吹込み無し（飛灰中の平均カーボン量が１ｗｔ％）無しとに分けて考察した。
【００１４】
図２から、飛灰からの鉛溶出量と必要キレート薬剤量の間には明確な相関関係があることが分かる。また、集塵機前流で活性炭を吹き込んだ場合と吹き込まない場合で明らかに必要キレート量が異なる。すなわち、飛灰中のカーボン量が高くなると必要キレート量が増加することが分かる。
【００１５】
図３は、日常運転されている焼却施設で発生する低位発熱量と、飛灰からの鉛溶出量の関係を示す。少しばらつきが見られるが、低位発熱量と飛灰からの鉛溶出量の間には相関性が見られる。すなわち、低位発熱量をｓとすると、飛灰からの鉛溶出量ｒは、ｒ＝k3ｅk4ｓ（k3,k4は定数、この場合は、k3＝0.1、k4＝0.6409）として求めることができる。
【００１６】
上記のデータから、飛灰中のカーボン量と低位発熱量をパラメータとして必要キレート量を求めた。すなわち、図２の関係から、飛灰中のカーボン濃度と必要キレート量の間には図４に示す関係が成り立つ。すなわち、
ｙ＝ａｘ＋ｃ
ｙ：全ての処理物からの鉛溶出量を基準値以下にするのに必要なキレート量      （飛灰に対する重量％）
ｘ：飛灰中のカーボン量（飛灰中の重量％）
ａ：０．３０９
ｃ：飛灰からの鉛溶出量（ｍｇ／ｌ）をパラメータとする定数
なる関係が成り立つ。
【００１７】
図４において、基礎テストデータは、高濃度活性炭素濃度領域までの相関性を補うためのものであり、実機混練機データから求めた低濃度活性炭素濃度域での相関式と基礎テストデータから求めた高濃度活性炭素濃度領域までの相関式とが一致することが確認される。
【００１８】
ここで、ｃは、図４から直接読み取って求めることができるとともに、次の式からも求めることができる。
【００１９】
ｃ＝k1×ｒk2（k1,k2は定数、この場合は、k1＝0.2944、k2＝0.4908）
ここで、ｒ（鉛溶出量）は、図３の関係（ｒ＝k3ｅk4ｓ）を用いて求めることができる。この定数ｃと鉛溶出量ｒとの関係を図５に示す。
【００２０】
したがって、低位発熱量ｓが決まれば、定数ｃが求まり、このｃと別途求めた飛灰中のカーボン量ｘとから、必要キレート量がｙ＝ａｘ＋ｃとして求められる。
【００２１】
表１に、ごみ焼却施設のバグフィルタ捕集飛灰のキレート薬剤処理設備において実施した例を示す。キレート薬剤処理物からの鉛溶出量は、実施例の全てにおいて溶出基準値（０．３ｍｇ／ｌ）以下であった。
【００２２】
【表１】
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表１の実施例で示すような飛灰のキレート処理設備では、年間を通じて処理物からの鉛溶出量を基準値以下に抑えるには、従来の方法では常時６ｗｔ％のキレートを添加する必要があった。本発明による方法では、日常管理されるデータを用いて効率的なキレート薬剤の添加が可能であり、２００ｔ／日の焼却炉で年間ランニングコストの比較を行うと表２に示すように、１６，０００，０００円／年近いコスト削減になる。
【００２３】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【図１】  焼却飛灰中のＰｂ含有量と溶出濃度の関係を示すグラフである。
【図２】  鉛固定化性能に対する活性炭の影響（溶出Ｐｂ量を基準値（０．３ｍｇ／ｌ）以下にするために必要なキレート量）を示すグラフである。
【図３】  焼却ごみ質と集塵機捕集飛灰からのＰｂ溶出量との関係を示すグラフである。
【図４】  必要キレート量に対する活性炭の影響を示すグラフである。
【図５】  飛灰からのＰｂ溶出量と定数（ｃ）との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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