(57)【要約】【課題】本発明は、薬剤を用いることなくスケールの生成を抑制できるカルシウム塩の分離方法を提供する。【解決手段】本発明のカルシウム塩の分離方法は、（Ａ）カルシウム塩を含む焼却残渣と水を混合した後、該混合液を固液分離して、カルシウム塩が溶解した洗浄水と、洗浄した焼却残渣を得る焼却残渣の水洗工程と、（Ｂ）前記洗浄水から、両性イオン交換樹脂を用いて、カルシウム塩を分離するカルシウム塩の分離工程とを、少なくとも含む方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）カルシウム塩を含む焼却残渣と水を混合した後、該混合液を固液分離して、カルシウム塩が溶解した洗浄水と、洗浄した焼却残渣を得る、焼却残渣の水洗工程と、
（Ｂ）前記洗浄水から、両性イオン交換樹脂を用いて、カルシウム塩を分離する、カルシウム塩の分離工程と
を少なくとも含む、カルシウム塩の分離方法。
【請求項２】
（Ｃ）前記（Ａ）焼却残渣の水洗工程の後に、さらに、洗浄した焼却残渣を最終処分場に埋立てる、洗浄した焼却残渣の最終処分工程を含む、請求項１に記載のカルシウム塩の分離方法。
【請求項３】
前記（Ｂ）カルシウム塩の分離工程が、
両性イオン交換樹脂を充填したカラム内に前記洗浄水を注入した後、
該カラム内に展開液を通液して、高濃度のカルシウム塩を含む液相と、低濃度のカルシウム塩を含む液相に分離する工程である、請求項１または２に記載のカルシウム塩の分離方法。
【請求項４】
前記展開液が、前記洗浄した焼却残渣を埋立てた最終処分場から浸出する浸出水、河川等の天然由来の水、工業用水、下水道水、および上水道水から選ばれる１種以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカルシウム塩の分離方法。
【請求項５】
（Ｄ）前記（Ｂ）カルシウム塩の分離工程の後に、さらに、分離して得た前記低濃度のカルシウム塩を含む液相を排水処理するための排水処理工程を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカルシウム塩の分離方法。
【請求項６】
前記カルシウム塩を含む焼却残渣が、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、畜糞焼却灰、屎尿・浄化槽汚泥焼却灰、およびこれらの煤塵から選ばれる１種以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカルシウム塩の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルシウム塩を含む焼却残渣の洗浄水から、カルシウム塩を分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ焼却灰等の焼却残渣は、後掲の表１（ただし、金属塩は酸化物で表す。）に示すように、塩化カルシウムや塩化ナトリウム等の水溶性塩類を比較的多く含んでいる。そして、この焼却残渣は、通常、最終処分場に埋め立てられるが、該最終処分場からの浸出水にはカルシウム塩が多量に溶解しているため、排水処理設備の配管内にスケールが溜まり易く、定期的に配管内を清掃してスケールを除去する必要がある。しかし、配管が長く細い場合は清掃の手間が増大するため、スケールの除去作業は最終処分場にとって負担が大きい。
【０００３】
そこで、従来、スケールの除去方法が種々提案されている。
例えば、特許文献１に記載のスケール除去方法は、蒸気発生設備の系内に付着したスケールを除去する方法であり、重量平均分子量が２０，０００を超え１７０，０００以下のポリアクリル酸および／またはその塩を、該蒸気発生設備内の水等に添加する方法である。
また、特許文献２に記載のスケール除去方法は、ボイラ運転中に、ボイラ水系に、スケール除去剤（分散剤やキレート剤）を添加し、ボイラ水の蒸発量を、通常運転における蒸発量に比べて少量とした上で、発生した蒸気を全て系外へ排出させ、かつ、ボイラブロー量を、通常運転時のボイラブロー量に比べて多くする方法である。
さらに、特許文献３に記載のスケール除去方法は、ボイラ運転中に、ボイラ水系に、アルドン酸、またはアルドン酸塩とキレート剤とを添加する方法である。
しかし、いずれの方法も、カルシウム塩の濃度が低い水を対象とし、酸やキレート剤等の薬剤を用いるため、その分、コスト高になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５０４８４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２５３５号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１２５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、薬剤を用いることなくスケールの生成を抑制できるカルシウム塩の分離方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、前記目的を達成するため鋭意検討した結果、特定のイオン交換樹脂を用いて焼却残渣の洗浄水を処理すれば、洗浄水中のカルシウム塩を分離でき、また、該処理後の洗浄水はスケールの生成が少ないことを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の構成を有する［１］〜［６］を提供する。
【０００７】
［１］（Ａ）カルシウム塩を含む焼却残渣と水を混合した後、該混合液を固液分離して、カルシウム塩が溶解した洗浄水と、洗浄した焼却残渣を得る、焼却残渣の水洗工程と、
（Ｂ）前記洗浄水から、両性イオン交換樹脂を用いて、カルシウム塩を分離する、カルシウム塩の分離工程と
を少なくとも含む、カルシウム塩の分離方法。
［２］（Ｃ）前記（Ａ）焼却残渣の水洗工程の後に、さらに、洗浄した焼却残渣を最終処分場に埋立てる、洗浄した焼却残渣の最終処分工程を含む、前記［１］に記載のカルシウム塩の分離方法。
［３］前記（Ｂ）カルシウム塩の分離工程が、
両性イオン交換樹脂を充填したカラム内に前記洗浄水を注入した後、
該カラム内に展開液（移動相）を通液して、高濃度のカルシウム塩を含む液相と、低濃度のカルシウム塩を含む液相に分離する工程である、前記［１］または［２］に記載のカルシウム塩の分離方法。
ここで、前記高濃度のカルシウム塩を含む液相とは、カルシウム塩が主たる成分の液相をいい、前記低濃度のカルシウム塩を含む液相とは、カルシウム塩以外の塩類が主たる成分の液相をいう。
［４］前記展開液が、前記洗浄した焼却残渣を埋立てた最終処分場から浸出する浸出水、河川等の天然起源の水、工業用水、下水道処理水、および上水道水から選ばれる１種以上である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のカルシウム塩の分離方法。
［５］（Ｄ）前記（Ｂ）カルシウム塩の分離工程の後に、さらに、分離して得た前記低濃度のカルシウム塩を含む液相を排水処理するための排水処理工程を含む、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のカルシウム塩の分離方法。
［６］前記カルシウム塩を含む焼却残渣が、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、畜糞焼却灰、屎尿・浄化槽汚泥焼却灰、およびこれらの煤塵から選ばれる１種以上である、前記［１］〜［５］のいずれかに記載のカルシウム塩の分離方法。
ここで焼却灰とは、ごみ等の処理対象物を焼却した後に焼却炉から排出される燃殻をいい、煤塵とは、前記処理対象物を焼却した際に排ガスとともに運ばれ、集塵機によって集められた微細な灰をいう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のカルシウム塩の分離方法は、薬剤を用いることなくスケールの生成を抑制できるほか、カルシウムの純度を高めて回収できることから、カルシウムの再資源化に資する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のカルシウム塩の分離方法の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のカルシウム塩の分離方法は、前記のとおり、（Ａ）焼却残渣の水洗工程と（Ｂ）カルシウム塩の分離工程を必須の工程として含み、さらに、（Ｃ）洗浄した焼却残渣の最終処分工程と（Ｄ）排水処理工程を任意の工程として含む方法である。以下、本発明のカルシウム塩の分離方法について、各工程に分けて詳細に説明する。
【００１１】
（Ａ）焼却残渣の水洗工程
該工程は、カルシウム塩を含む焼却残渣と水を混合した後、該混合液を固液分離して、カルシウム塩が溶解した洗浄水と、洗浄した焼却残渣を得る工程である。
ここで、前記カルシウム塩を含む焼却残渣は、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、畜糞焼却灰、屎尿・浄化槽汚泥焼却灰、およびこれらの煤塵から選ばれる１種以上が挙げられる。いずれも、後掲の表１（ただし、酸化物で表示）に示すように、水溶性のカルシウム塩を多く含むほか、ナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩を含む。また、前記水は、特に制限されないが、洗浄した焼却残渣を埋立てた最終処分場から降雨等により浸出する浸出水、河川等の天然由来の水、工業用水、下水道処理水、および上水道水から選ばれる１種以上が挙げられる。
焼却残渣と水の混合液から、カルシウム塩が溶解した洗浄水と、洗浄した焼却残渣の固液分離に用いる装置は、特に制限されないが、ベルトフィルターや遠心分離装置が挙げられる。
また、水と焼却残渣の混合比は、焼却残渣の嵩密度にもよるが、通常、水／焼却残渣の質量比で、好ましくは１〜１０である。該比が１未満では混合物の撹拌が困難になり、１０を超えると排水処理量が増加する。該比は、より好ましくは２〜６、さらに好ましくは３〜５である。
【００１２】
（Ｂ）カルシウム塩の分離工程
該工程は、前記洗浄水から、両性イオン交換樹脂を用いて、カルシウム塩を分離して回収する工程である。前記イオン交換樹脂はカラムに充填した後、該カラム内にカルシウム塩を含む洗浄水を注入し、さらに、該カラム内に展開液を通液する。この通液を続けると、カルシウムイオンと他の金属イオン（例えば、１価のアルカリ金属イオン等）のイオン交換能の相違により、高濃度のカルシウム塩を含む液相と、低濃度のカルシウム塩を含む液相に分離するから、高濃度のカルシウム塩を含む液相と、低濃度のカルシウム塩を含む液相を別々に回収できる。通常、低濃度のカルシウム塩を含む液相が、高濃度のカルシウム塩を含む液相よりも先に流出する。高濃度のカルシウム塩を含む液相は、カルシウムイオンメーター等の市販の測定器を用いて、流出液中のカルシウム濃度の変化を測定することにより検知できる。回収した高濃度のカルシウム塩を含む液相の水を、乾燥して得られる塩化カルシウムは純度が高いため、融雪剤等として使用できる。また、回収した低濃度のカルシウム塩を含む液相の水は、スケールが発生するおそれが低く、そのまま排水処理装置で処理できる
前記展開液は、前記洗浄した焼却残渣を埋立てた最終処分場から浸出する浸出水、河川等の天然由来の水、工業用水、下水道処理水、および上水道水から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、カルシウム塩の純度の観点では上水道水が好ましく、排水の再利用の観点では、最終処分場から浸出する浸出水、および下水道処理水が好ましい。
【００１３】
（Ｃ）洗浄した焼却残渣の最終処分工程
該工程は、（Ａ）焼却残渣の水洗工程の後に、さらに、洗浄した焼却残渣を最終処分場に埋め立てる工程である。該焼却残渣は、多くの水溶性塩類が溶出して除かれているため、通常の最終処分場に埋立てできる。
また、洗浄した焼却残渣を埋立てた最終処分場において、雨水が該焼却残渣を透過して生じた浸出水は塩類の濃度が低いため、前記のとおり、前記（Ｂ）カルシウム塩の分離工程で用いる展開液として利用できる。
また、洗浄した焼却残渣は塩類が低減しているにもかかわらず、カルシウム等を多く含むため、セメント原料としても好適であり、石灰石等の天然資源を節約できる。
【００１４】
（Ｄ）排水処理工程
該工程は、（Ｂ）カルシウム塩の分離工程の後に、分離して得た前記低濃度のカルシウム塩を含む液相を、排水処理する工程である。この工程で処理する対象は、低濃度のカルシウム塩や他の金属イオンを含む液相の流出水のほかに、最終処分場からの浸出水でもよい。そして、排水処理した後の処理水は、放流基準等を満たせば河川等に放流できる。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
［カルシウム塩の回収試験］
表１に示す化学組成を有する都市ごみ焼却灰の煤塵０．５ｋｇと上水道水２．５ｋｇを混合した後、ブフナーロートを用いて固液分離して、洗浄水２．２ｋｇと、洗浄した都市ごみ焼却灰の煤塵を得た。該洗浄水中のカルシウムイオン濃度は１０，０００ｍｇ／リットルであった。
次に、内径が４ｃｍのカラムに、１２５７ｍｌの湿潤状態の両性イオン交換樹脂（ダイヤイオンＡＭＰ０３［登録商標］、三菱化学社製）を、高さが１００ｃｍとなるまで充填し、展開水（最終処分場からの浸出水）を通水して前記樹脂の空隙を充たした後、前記の洗浄水を該カラム内に注入した。さらに、カルシウムイオン濃度が０．１７ｇ／リットルの、最終処分場からの浸出水を展開液に用いて通液して、最初に低濃度のカルシウム塩を含む液相を回収し、次に、高濃度のカルシウム塩を含む液相を回収した。
カルシウムイオン濃度は、低濃度のカルシウム塩を含む液相中で１７０ｍｇ／リットル、高濃度のカルシウム塩を含む液相中で２，８００ｍｇ／リットルであった。なお、該低濃度のカルシウム塩を含む液相は、カルシウム濃度の低下によりスケールの発生が抑制できた。
【００１６】
【表１】
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【図１】
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