(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類を含む高塩素含有焼却飛灰に水を添加して、該焼却飛灰中に含まれる水溶性の塩素化合物を溶解後、該懸濁液を濾過することによって該塩素化合物を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、水に難溶のダイオキシン類が残留するスラリー状の脱塩処理物をセメント製造用のサスペンションプレヒーター下部のライジングダクトの９００〜１１００℃の部位にポンプにより移送して投入し、ダイオキシン類を分解する分解工程
とを具備することを特徴とするダイオキシン類含有焼却飛灰の処理方法。
【請求項２】
焼却灰の主灰と飛灰とを別々に回収する回収工程と、
前記回収工程で得られた主灰をセメント製造工程の原料系に投入する工程と、
前記回収工程で得られたダイオキシン類を含む高塩素含有焼却飛灰に水を添加して、該焼却飛灰中に含まれる水溶性の塩素化合物を溶解後、該懸濁液を濾過することによって該塩素化合物を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、水に難溶のダイオキシン類が残留するスラリー状の脱塩処理物をセメント製造用のサスペンションプレヒーター下部のライジングダクトの９００〜１１００℃の部位にポンプにより移送して投入し、ダイオキシン類を分解する分解工程
とを具備することを特徴とするダイオキシン類含有焼却飛灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類含有焼却飛灰の処理方法に関する。特に、都市ごみを焼却した際に発生するダイオキシン類を含む高塩素含有焼却飛灰を無害化処理する技術に関する。
【０００２】
【従来技術、及び発明が解決しようとする課題】
都市の工場、事務所、一般家庭などから排出されるごみ、いわゆる都市ごみを焼却処理した際には、焼却主灰（焼却下灰）と焼却飛灰（ばいじん）とで構成される焼却灰が発生する。現在の処、これらの焼却灰は、最終処分場で埋立て処理されている。しかし、近年、焼却飛灰には多量のダイオキシン類が含まれていることが明らかとなり、焼却飛灰の埋立に起因するダイオキシン類による土壌汚染や水質汚濁が懸念されている。又、最終処分場の残余年数も少なくなっており、焼却灰の無害化と有効利用技術の開発が急務となっている。
【０００３】
このような状況の中、焼却灰をセメント原料として有効利用すると共に、焼却灰に含まれるダイオキシン類をセメント焼成工程の熱によって分解、無害化する技術の開発が行われている。
その一つとして、ダイオキシン類を含むごみ焼却灰をセメント原料からセメントクリンカーを製造するセメントキルンに直接投入し、クリンカ焼成時の熱によって焼却灰中のダイオキシン類を熱分解する処理技術（特開平１１−１９６２３号公報）がある。
【０００４】
しかし、この提案技術は、焼却飛灰と焼却主灰の含有成分の違いを考えると、不適切な技術である。すなわち、この提案技術は、焼却飛灰と焼却主灰を分離せず、それらが混合されたごみ焼却灰の状態で処理を行っている。この為、ダイオキシン類を殆ど含まない焼却主灰もダイオキシン類を多量に含有する焼却飛灰と共に処理される為、効率的なダイオキシン類の処理が出来ない。
【０００５】
更に、ごみ焼却飛灰には多量の塩素化合物が含まれている為、特開平１１−１９６２３号公報の技術のように前処理をせずに焼却飛灰と焼却主灰の混ざった焼却灰をセメントキルンに直接投入した場合、その投入量に制約がある。つまり、大量のごみ焼却灰、特に焼却飛灰を脱塩による前処理を行うことなくセメントキルンに投入すると、ごみ焼却飛灰に含まれる塩素分がサスペンションプレヒーターとロータリーキルンの間で高温部での揮発と低温部での凝固とを繰り返し行い濃縮する為、塩素を含む低融点の化合物が生成し、これがサスペンションプレヒーター内に融着し、サイクロンの閉塞等のトラブルを引き起こす。又、製造されるセメント中の塩素濃度も高くなり、鉄筋構造物に使用した場合には鉄筋の腐食の原因となる。
【０００６】
このように特開平１１−１９６２３号公報の提案技術では、ごみ焼却飛灰中のダイオキシン類を効率よく処理することが出来ないばかりか、セメントキルンの安定運転を阻害し、更には製造されるセメントの品質を悪化させる恐れがある。
従って、本発明が解決しようとする第１の課題は、焼却飛灰中の毒性の高いダイオキシン類を無害化することである。
【０００７】
本発明が解決しようとする第２の課題は、ダイオキシン類の無害化処理を効率よく行うことである。
本発明が解決しようとする第３の課題は、ダイオキシン類の無害化処理を安定して効率よく行うことである。
本発明が解決しようとする第４の課題は、ダイオキシン類の無害化処理を行うだけでなく、ダイオキシン類の無害化処理をセメント製造時に行い、ダイオキシン類を多量に含む焼却飛灰の新たな処分を必要とせずに焼却飛灰の再資源化を図ることである。
【０００８】
本発明が解決しようとする第５の課題は、ダイオキシン類の無害化処理を行うだけでなく、ダイオキシン類の無害化処理をセメント製造時に行い、ダイオキシン類を多量に含む焼却飛灰の新たな処分を必要とせずに焼却飛灰の再資源化を図り、かつ得られるセメントの品質が変わらないようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記第１〜第５の課題は、
ダイオキシン類を含む高塩素含有焼却飛灰に水を添加して、該焼却飛灰中に含まれる水溶性の塩素化合物を溶解後、該懸濁液を濾過することによって該塩素化合物を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、水に難溶のダイオキシン類が残留するスラリー状の脱塩処理物をセメント製造用のサスペンションプレヒーター下部のライジングダクトの９００〜１１００℃の部位にポンプにより移送して投入し、ダイオキシン類を分解する分解工程
とを具備することを特徴とするダイオキシン類含有焼却飛灰の処理方法によって解決される。
又、焼却灰の主灰と飛灰とを別々に回収する回収工程と、
前記回収工程で得られた主灰をセメント製造工程の原料系に投入する工程と、
前記回収工程で得られたダイオキシン類を含む高塩素含有焼却飛灰に水を添加して、該焼却飛灰中に含まれる水溶性の塩素化合物を溶解後、該懸濁液を濾過することによって該塩素化合物を除去する除去工程と、
前記除去工程の後、水に難溶のダイオキシン類が残留するスラリー状の脱塩処理物をセメント製造用のサスペンションプレヒーター下部のライジングダクトの９００〜１１００℃の部位にポンプにより移送して投入し、ダイオキシン類を分解する分解工程
とを具備することを特徴とするダイオキシン類含有焼却飛灰の処理方法によって解決される。
【００１０】
尚、前記の焼却飛灰中に含まれる水溶性の塩素化合物の除去方法としては、例えば本発明の出願人が既に出願している特願平１０−１５６２０２に記載された方法を採用することが出来る。勿論、これに限られるものでは無い。
ごみ焼却灰のうち、焼却主灰にはダイオキシン類が殆ど含まれておらず、塩素化合物の含有量も少ない。一方、焼却飛灰にはダイオキシン類が多く含まれ、塩素化合物も塩素濃度で１０〜２０％も含まれている。従って、焼却主灰の場合には、ダイオキシン類を処理する必要がなく、脱塩処理をする必要もないので、そのまま、セメント原料として原料系、焼成系等のどの部位にでも投入できる。
【００１１】
一方、焼却飛灰の場合には、セメント製造プロセスに投入する場合、前述のようなサイクロン閉塞を引き起こす恐れがある為、前処理として脱塩処理することが必要であり、又、ダイオキシン類を確実に分解する為にセメント製造プロセスの８００℃以上の高温部に投入することが必要である。よって、焼却主灰と焼却飛灰を混合せず、焼却主灰は前記のように直接セメント原料として使用し、焼却飛灰は、例えば特願平１０−１５６２０２等の方法によって水洗脱塩後、ロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーター下部の８００℃以上の部位に投入することによって、セメントキルンの安定運転を阻害することなく、又、セメントの品質に悪影響を与えることなく、大量の焼却飛灰をセメントキルンに投入でき、ダイオキシン類を効率よく処理することが出来る。
【００１２】
すなわち、本発明の如く、例えば特願平１０−１５６２０２の方法によって、ダイオキシン類を含む高塩素含有焼却飛灰を水洗脱塩後、セメント製造用のロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーター下部の８００℃以上の高温部に投入することによって、該焼却飛灰がセメントキルンに持ち込む塩素分は非常に少なくなる為、塩素分がサスペンションプレヒーターとロータリーキルンの間で揮発と凝固を繰り返して濃縮することがなく、塩素を含む低融点化合物の生成によるサイクロン閉塞等のトラブルが生じる恐れは少なくなり、安定運転をすることができる。かつ、製造されるセメント中の塩素分の増加もなく、高品質のセメントを製造することができる。
【００１３】
又、焼却飛灰に含まれているダイオキシン類の水に対する溶解度は非常に小さいことが確認されており、焼却飛灰を、例えば特願平１０−１５６２０２の方法によって水洗脱塩してもダイオキシン類が水に溶解することはなく、脱塩された焼却飛灰側に残留することになる。従って、脱塩処理後の焼却飛灰をセメント製造用のロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーターの下部に投入することによってダイオキシン類は確実に分解処理されることになる。
【００１４】
特に、ダイオキシン類は８００℃以上の温度であれば数秒間で分解すると言われている。従って、セメント製造用のロータリーキルンやサスペンションプレヒーターの下部に投入した場合、ダイオキシン類は確実に分解する。なぜならば、ロータリーキルンの焼成温度は最高で１４５０℃程度もあり、サスペンションプレヒーター下部からロータリーキルンのクリンカー出口までの間の８００℃以上の温度域は３０分以上あるのが通常だからである。
【００１５】
又、セメント製造用のロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーターの下部にダイオキシン類を含む脱塩飛灰を投入した場合、仮に、瞬時に飛灰中のダイオキシン類が分解しなかったとしても、未分解のダイオキシン類はサスペンションプレヒーターの上部の多段サイクロンを通過する間に原料に捕らえられ、再度、高温部を通過することになる為、確実に分解することになる。一方、例えば脱塩後の焼却飛灰をセメント製造工程の原料系に投入した場合には、ダイオキシン類がドライヤー、原料ミル、電気集塵機等の内部に残留する為、該設備内の定期点検や修繕作業の際に作業者がダイオキシン類に暴露される恐れが有る。このような側面からも、セメント製造用のロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーターの下部にダイオキシン類を含む脱塩飛灰を投入する方法は有用である。
【００１６】
又、特願平１０−１５６２０２の方法によって、水平ベルト型フィルターを使用して脱塩処理した場合、得られる脱塩焼却飛灰は４７％程度の水分を含んでいる。４７％程度の水分であっても、該脱塩飛灰は流動性のあるスラリー状を呈し、スラリーポンプ等によって移送することが可能であるが、粘性が高く、移送が困難であったり、移送に高い動力が必要である場合には、脱塩後の飛灰に水や重油等の液体燃料あるいは脱硝用尿素溶液、その他、廃油等の廃棄物の液体を添加し、粘性の低いスラリーとした後、焼却飛灰の投入部までポンプ等で移送することが有効である。
【００１７】
【発明実施の形態】
本発明は、ダイオキシン類を含む高塩素含有焼却飛灰に水を添加して、該焼却飛灰中に含まれる水溶性の塩素化合物を溶解後、該懸濁液を濾過することによって該塩素化合物を除去した後、水に難溶のダイオキシン類が残留する脱塩処理物をセメント製造用のロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーター下部の８００℃以上の部位に投入し、ダイオキシン類を分解するダイオキシン類含有焼却飛灰の処理方法である。例えば、ダイオキシン類含有焼却飛灰を特願平１０−１５６２０２の方法等によって水洗脱塩後、セメント製造用のロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーター下部の８００℃以上の部位に投入し、該脱塩飛灰に含まれているダイオキシン類を分解処理する工程を有するものである。又、ロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーター下部に投入する前に、脱塩処理物に水、重油等の燃料、脱硝用尿素溶液、及び／又は廃油等の液状廃棄物からなる液体を添加し、粘性の低いスラリーとした後、この混合物をロータリーキルン及び／又はサスペンションプレヒーター下部の８００℃以上の部位に投入する。これにより、移送や投入が容易になる。
【００１８】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
図１は、本発明のダイオキシン類含有焼却飛灰の処理方法における脱塩処理後の飛灰をセメントキルンのサスペンションプレヒーター下部に投入し、ダイオキシン類を分解無害化するための装置の一例である。
先ず、都市ごみの焼却施設で発生する焼却灰の主灰と飛灰とを別々に回収し、セメント製造工場に搬送する。焼却灰のうち、主灰は鉄屑等の異物を除去した後、セメント製造工程の原料系にそのまま投入し、セメント原料の一部として利用する。一方、飛灰は、例えば特願平１０−１５６２０２の方法によって、水洗脱塩処理が行われる。
【００１９】
ここで、簡単に、特願平１０−１５６２０２の脱塩方法について説明する。
先ず、飛灰を溶解槽に投入し、ここで温水を加え、飛灰に含まれる塩素化合物を液相に溶解させる。
次に、該飛灰懸濁液を、例えば水平ベルト型フィルターで濾過する。この時、ベルトフィルター上で形成された飛灰ケーキに散水して洗浄することによって、より効率よく脱塩することが可能となる。このようにして脱塩された飛灰ケーキが、次工程で、本発明の方法によって処理される。一方、濾液は重金属等を除去する排水処理系を経て系外へ排出される。
【００２０】
脱塩された飛灰ケーキは図１の飛灰スラリー攪拌槽１に投入される。ここで、該ケーキには、必要に応じて、水等が加えられ、粘性が低く、流動性の高いスラリー状となる。スラリー状となった脱塩飛灰は、スラリーポンプ２によって、飛灰スラリー導入管３を経由して、仮焼炉４の下のライジングダクト５に投入される。ライジングダクト５の内部の温度はおよそ９００〜１１００℃であり、ダイオキシン類は瞬時に分解される。仮に、分解せず、排ガスと共に運ばれたとしても、上流の仮焼炉やサスペンションプレヒーター６の多段サイクロン内で下降してくる原料に捕らえられ、再度、高温域に入り、最終的にロータリーキルンを通過する為、投入された焼却飛灰に含まれるダイオキシン類は完全に分解されることになる。
【００２１】
尚、図１に示した装置は本発明の実施に使用される一例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２２】
【実施例】
１４．１％の塩素、及び３．０ｎｇ−ＴＥＱ／ｇのダイオキシン類が含まれた都市ごみ焼却飛灰を、特願平１０−１５６２０２の脱塩方法で脱塩した。脱塩処理後の飛灰の塩素含有量は０．４３％であり、９７．０％の脱塩効率であった。脱塩後の飛灰の水分は４７％であった。又、濾液へのダイオキシン類の溶解は見られなかった。
【００２３】
次に、この脱塩飛灰を図１に示した装置によって、先ず、飛灰スラリー攪拌槽１で水を添加して十分に攪拌し、水分を５５％に調整した。飛灰スラリー導入管３にはエジェクターを使用し、該スラリーをスラリーポンプ２でエジェクターに移送し、ここで圧縮空気をエジェクターに導入して２．５ｔ／ｈの投入量でサスペンションプレヒーター６下部のライジングダクト５内に噴霧した。このセメントキルンはクリンカーを１日当り７０００ｔ製造することが出来るものであり、飛灰スラリーを投入した部位の温度は約１０００℃であり、ロータリーキルン７の焼成温度は１４００〜１５００℃であった。又、それらの区間の滞留時間は約４０分であった。
【００２４】
飛灰スラリーの噴霧を開始してから２４時間後にセメントキルン系の最終排ガスをサンプリングしてダイオキシン類の濃度を分析したところ、０．０１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ3 以下であった。
更に、飛灰スラリーの投入を連続して１週間行ったが、サイクロン閉塞等のトラブルの発生は見られなかった。
【００２５】
以上の結果から、本発明の方法によって飛灰に含まれていたダイオキシン類は完全に分解処理され、かつ、セメントキルンの安定運転に悪影響を与えず、高品質のセメントを製造できることが示された。
【００２６】
【発明の効果】
▲１▼  毒性の高いダイオキシン類が効率よく無害化処理される。
▲２▼  ダイオキシン類の無害化処理を行うと共に、セメントキルンに投入された飛灰はセメントの原料の一部代替として有効にリサイクルされる。
▲３▼  ダイオキシン類の無害化処理をセメントキルンの安定運転に悪影響を与えることなく行うことができる。
▲４▼  得られるセメントの品質に悪影響がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダイオキシン類含有焼却飛灰の処理方法が実施されるセメント製造装置の説明図
【符号の説明】
１    飛灰スラリー攪拌槽
２    スラリーポンプ
３    飛灰スラリー導入管
４    仮焼炉
５    ライジングダクト
６    サスペンションプレヒーター
７    ロータリーキルン
【図１】
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