(57)【要約】【課題】簡易な設備及び低い処理コストで、焼却残渣から可溶性塩素成分と難溶性塩素成分の両方を短期間で除去して、セメント原料等として好適に用い得る、塩素含有率の小さな焼却残渣を得るための処理方法を提供する。【解決手段】（Ａ）貯留用空間内に貯留した焼却残渣に対して、人為的に給水しかつ排水して、焼却残渣中の可溶性塩素成分を除去する工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で処理済みの焼却残渣に対して、降雨により給水しかつ排水して、焼却残渣中の難溶性塩素成分を除去する工程を含む処理方法。該処理方法は、例えば、工程（Ａ）において、貯留用空間内への焼却残渣の収容完了時から３月以内であって、かつ焼却残渣中の塩素の含有率が２質量％以下になるまで、人為的に、焼却残渣の乾燥質量の４倍以内の水量の給水を行ない、次いで、工程（Ｂ）において、焼却残渣中の塩素の含有率が１質量％以下になるまで、降雨による給水を行なうものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）貯留用空間内に貯留した焼却残渣に対して、人為的に給水しかつ排水して、上記焼却残渣中の可溶性塩素成分を除去する可溶性塩素成分除去工程と、
（Ｂ）工程（Ａ）で処理済みの上記焼却残渣に対して、降雨により給水しかつ排水して、上記焼却残渣中の難溶性塩素成分を除去する難溶性塩素成分除去工程と
を含むことを特徴とする焼却残渣の処理方法。
【請求項２】
工程（Ａ）における人為的な給水の水量が、上記焼却残渣の乾燥質量の４倍以内である請求項１に記載の焼却残渣の処理方法。
【請求項３】
工程（Ａ）による処理前の上記焼却残渣が、２質量％を超える含有率で塩素を含むものであり、工程（Ａ）において、上記貯留用空間内への上記焼却残渣の収容完了時から３月以内であって、かつ上記焼却残渣中の塩素の含有率が２質量％以下になるまで、人為的に給水を行なう請求項１又は２に記載の焼却残渣の処理方法。
【請求項４】
工程（Ｂ）において、上記焼却残渣中の塩素の含有率が１質量％以下になるまで、降雨による給水を行なう請求項３に記載の焼却残渣の処理方法。
【請求項５】
（Ｃ）工程（Ｂ）で処理済みの上記焼却残渣を、セメント原料として用いるセメント原料化工程、を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼却残渣の処理方法。
【請求項６】
上記焼却残渣が、焼却灰及び焼却飛灰を含むものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の焼却残渣の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却残渣の処理方法に関し、特に、焼却残渣から塩素成分を除去してセメント原料等として利用するための処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物や産業廃棄物の焼却時に発生する焼却残渣（例えば、焼却灰、焼却飛灰等）の大部分は、最終処分場にて埋立処分されている。しかし、近年、最終処分場の確保が困難になりつつあることから、焼却残渣をセメント原料等として利用して、焼却残渣の埋立処分の量を削減することが望まれている。
焼却残渣は、セメント原料として必要な化学成分を含む一方、セメントの製造及びセメントの品質に悪影響を及ぼす塩素を１〜２０質量％程度の含有率で含む。そのため、仮に、塩素を除去せずに焼却残渣をセメント原料として用いる場合、セメント原料の全量中の焼却残渣の割合を小さくしなければならず、焼却残渣の利用の促進を図ることができない。それゆえ、焼却残渣からの塩素の除去処理は、必須である。
【０００３】
焼却残渣から塩素を除去する方法の一例として、例えば、一般廃棄物および産業廃棄物の少なくとも一方を焼却した焼却灰をセメント原料として資源化する方法において、電気防蝕する鋼板で側面及び底面を形成するとともに屋根を設けた貯留槽内に前記焼却灰を貯留し、その焼却灰に水を散布してその焼却灰から塩分を洗い流すことでその焼却灰を普通セメントの原料とし、前記焼却灰から浸出した水から塩分を除去した後、その水を前記焼却灰に散布して水を循環させることを特徴とする廃棄物焼却灰の資源化方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−３３４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
焼却残渣の中には、水で洗浄して除去することのできる可溶性塩素成分と、水で洗浄して除去することのできない難溶性塩素成分とが含まれている。
そのため、前記の特許文献１に記載された方法のように、屋根を設けた貯留槽内に焼却灰を貯留し、その焼却灰に水を散布しただけでは、難溶性塩素成分を十分に除去することは困難である。一方、難溶性塩素成分の除去に際し、処理効率の観点から短期間で十分な除去を行なうこと、及び、処理用の設備が簡易で、かつ処理コストが低いことも望まれている。
そこで、本発明は、簡易な設備及び低い処理コストで、焼却残渣から可溶性塩素成分と難溶性塩素成分の両方を短期間で除去して、セメント原料等として好適に用い得る、塩素含有率の小さな焼却残渣を得るための処理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】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、貯留空間内に収容した焼却残渣に対して、まず、人為的な給水、及び排水を行なって、焼却残渣中の可溶性塩素成分を短期間で除去した後、降雨による給水、及び排水を行なって、不定期に乾燥と湿潤が繰り返される環境の下、空気中の炭酸ガスに由来する雨水中の炭酸イオンの作用によって、焼却残渣に含まれているフリーデル氏塩等の難溶性塩素成分を分解させて除去すれば、前記の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］  （Ａ）貯留用空間内に貯留した焼却残渣に対して、人為的に給水しかつ排水して、上記焼却残渣中の可溶性塩素成分を除去する可溶性塩素成分除去工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で処理済みの上記焼却残渣に対して、降雨により給水しかつ排水して、上記焼却残渣中の難溶性塩素成分を除去する難溶性塩素成分除去工程とを含むことを特徴とする焼却残渣の処理方法。
［２］  工程（Ａ）における人為的な給水の水量が、上記焼却残渣の質量の４倍以内である前記［１］に記載の焼却残渣の処理方法。
［３］  工程（Ａ）による処理前の上記焼却残渣が、２質量％を超える含有率で塩素を含むものであり、工程（Ａ）において、上記貯留用空間内への上記焼却残渣の収容完了時から３月以内であって、かつ上記焼却残渣中の塩素の含有率が２質量％以下になるまで、人為的に給水を行なう前記［１］又は［２］に記載の焼却残渣の処理方法。
［４］  工程（Ｂ）において、上記焼却残渣中の塩素の含有率が１質量％以下になるまで、降雨による給水を行なう前記［３］に記載の焼却残渣の処理方法。
［５］  （Ｃ）工程（Ｂ）で処理済みの上記焼却残渣を、セメント原料として用いるセメント原料化工程、を含む前記［１］〜［４］のいずれかに記載の焼却残渣の処理方法。
［６］  上記焼却残渣が、焼却灰及び焼却飛灰を含むものである前記［１］〜［５］のいずれかに記載の焼却残渣の処理方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、人為的な給水の後に、降雨による給水を行なっているため、焼却残渣中の可溶性塩素成分については、人為的な給水によって短期間で除去することができるとともに、可溶性塩素成分の除去後に残る難溶性塩素成分については、雨水中の炭酸イオンの作用によって分解して液中に溶出させ、除去することができる。
特に、本発明では、人為的な給水によって可溶性塩素成分を短期間で除去するため、可溶性塩素成分と特定の他の成分とが反応して生成する難溶性塩素成分であるフリーデル氏塩の生成量が少なく、降雨による給水のみを行なう場合に比べて、難溶性塩素成分の除去に要する時間を短縮することができる。
また、本発明では、難溶性塩素成分については、人為的な給水ではなく、降雨による給水によって除去しているので、人為的な給水のみを行なう場合に比べて、工業用水等の水の使用量を大きく削減することができる。
このように、本発明によれば、水資源の節約を図りつつ、セメント原料等として好適に用い得る、塩素の含有率の小さな焼却残渣を短期間で得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の焼却残渣の処理方法は、（Ａ）貯留用空間内に貯留した焼却残渣に対して、人為的に給水しかつ排水して、焼却残渣中の可溶性塩素成分を除去する可溶性塩素成分除去工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で処理済みの焼却残渣に対して、降雨により給水しかつ排水して、焼却残渣中の難溶性塩素成分を除去する難溶性塩素成分除去工程、を含むものである。
本発明の焼却残渣の処理方法は、工程（Ｂ）（難溶性塩素成分除去工程）の後に、工程（Ｂ）で処理済みの焼却残渣を、セメント原料として用いるセメント原料化工程、を含むことができる。
以下、各工程について詳しく説明する。
【０００９】
［工程（Ａ）；可溶性塩素成分除去工程］
工程（Ａ）は、貯留用空間内に貯留した焼却残渣に対して、人為的に給水しかつ排水して、焼却残渣中の可溶性塩素成分を除去する工程である。
焼却残渣としては、焼却灰、焼却飛灰等が挙げられる。
ここで、焼却灰とは、都市ごみ等の廃棄物を燃焼させた際に、炉底に溜まる残渣（ただし、金属片、セラミックス片等の異物を除くダスト状のもの）をいう。なお、焼却灰は、焼却主灰と称されることもある。
焼却灰を得るには、炉底に溜まる残渣から金属片等の異物を除去すればよい。その際に用いる分別手段としては、回転篩、振動篩等の篩、液体サイクロン、分離板型分級機、円筒型分級機等の遠心分級機、ハイドロセパレータ、スパイラル分級機、ボール分級機等の重力分級機等が挙げられる。中でも、１〜５ｍｍの目開きを有する篩が好ましい。分別は、１段に限らず、多段によっても行うことができる。異なる分別手段を組み合わせることもできる。
焼却飛灰とは、都市ごみ等の廃棄物を燃焼させた際に発生する排ガス中の煤塵をいう。
【００１０】
本発明の処理対象物である焼却残渣は、好ましくは、焼却灰及び焼却飛灰を含むものである。焼却灰及び焼却飛灰を含む場合、以下に説明するように、本発明の効果が特に顕著である。
焼却灰には、フリーデル氏塩（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２・１０Ｈ２Ｏ）のような難溶性塩素成分、及び、可溶性塩素成分と反応して難溶性塩素成分に変化し得る成分（例えば、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）が、高い含有率で含まれている。一方、焼却飛灰には、ＣａＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ等の可溶性塩素成分が、高い含有率で含まれている。そのため、焼却灰、焼却飛灰、及び水を混合すると、例えば、次の反応が生じて、フリーデル氏塩の量が徐々に増大していく。
３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３＋ＣａＣｌ２＋１０Ｈ２Ｏ→３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２・１０Ｈ２Ｏ
この反応式に示すように、可溶性塩素成分（ＣａＣｌ２）を早期に除去すれば、フリーデル氏塩の新たな生成量を減少させることができる。本発明では、可溶性塩素成分を人為的な給水によって短期間で除去するので、前記の反応式の反応が進行しにくく、フリーデル氏塩の量がほとんど増大しない。そのため、例えば降雨のみによって塩素成分を除去する場合に比べて、焼却残渣中の難溶性塩素成分の含有率を短期間で減少させることができる。
焼却残渣が焼却灰及び焼却飛灰を含む場合、焼却灰と焼却飛灰との合計量１００質量部中の焼却灰の含有量は、好ましくは１〜９９質量部、より好ましくは１０〜９５質量部、特に好ましくは３０〜９０質量部である。該含有量が該好ましい数値範囲内であれば、前述のとおり、本発明の効果が顕著になる。
【００１１】
処理前の焼却残渣中の塩素（Ｃｌ）の含有率は、好ましくは、２質量％を超えるものであり、より好ましくは４質量％以上、特に好ましくは６質量％以上である。該含有率が２質量以下では、焼却残渣中の塩素の含有率が小さ過ぎて、短期間に塩素の含有率を大きく減少させようとする本発明を適用する必要性が小さくなる。
処理前の焼却残渣中の塩素（Ｃｌ）の含有率の上限値は、特に限定されないが、通常、３０質量％以下である。
【００１２】
貯留用空間は、例えば、地盤の掘削、貯留手段の埋設、貯留手段の設置等によって形成することができる。
このうち、地盤の掘削の場合、掘削によって生じた空間の内周面に、セメント系固化材等による固化処理を施すことができる。該空間の底面には排水口を設置する。
貯留手段としては、例えば、金属製、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製等の、上方が開口した枠体が挙げられる。
貯留用空間の下端には、通常、焼却残渣から溶出した塩素成分を含む水を排出するための排水設備が設けられる。
なお、本発明において、貯留用空間内に供給した水は、焼却残渣を通過または浸漬して、焼却残渣中の塩素成分を溶出させた後に、何らかの手段で、貯留用空間から除去すればよく、必ずしも前記の排水口で排出させることを必要とするものではない。例えば、貯留用空間内に上方から挿し入れた排水用のチューブ管等によって、排水させてもよい。
貯留用空間内の焼却残渣の厚さは、特に限定されないが、通常、０．５〜５ｍである。
【００１３】
工程（Ａ）においては、貯留用空間内への焼却残渣の収容完了時から、所定の期間内に、焼却残渣中の塩素の含有率が所定の数値以下になるまで、人為的に給水を行なう。
人為的な給水の期間は、好ましくは３月以内、より好ましくは２月以内、さらに好ましくは１月以内、特に好ましくは２週間以内である。該期間が３月を超えると、処理の効率が悪くなる。人為的な給水の期間の下限は、特に限定されないが、塩素の十分な除去の観点から、好ましくは３日である。
人為的な給水に用いるための水としては、工業用水、水道水等が挙げられる。
人為的に給水するための手段としては、例えば、貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面全体に均一に水を散布しうるように構成された水散布装置等が挙げられる。
【００１４】
給水の方法としては、例えば、所定の期間に亘って、連続的または間欠的に、前記の所定の期間中の合計の水量が所定の値になるように水を散布する方法が挙げられる。
この場合、給水の期間は、好ましくは３〜５０日間、より好ましくは５〜３５日間、特に好ましくは７〜１５日間である。該期間が３日未満では、可溶性塩素成分を十分に除去することが困難な場合がある。該期間が５０日間を超えると、処理の効率が悪くなる。
給水を行なう時間の間隔は、好ましくは、間隔なし（連続的）、または５日間以内の間隔であり、より好ましくは、間隔なし、または３日間以内の間隔であり、特に好ましくは、間隔なし、または１日間以内の間隔である。該間隔が５日間を超えると、フリーデル氏塩等の難溶性塩素成分が生成し、処理の効率が悪くなる。
給水の期間中に人為的に給水される水の総量は、水量の節減の観点から、好ましくは、焼却残渣の乾燥質量の４倍以内であり、より好ましくは、焼却残渣の乾燥質量の３倍以内であり、特に好ましくは、焼却残渣の乾燥質量の２倍以内である。
なお、連続的に給水する場合、水の供給速度（リットル／時間）は、水の総量（リットル）を給水期間（時間）で除したものである。間欠的に給水する場合、１回当たりの水の供給量（リットル／回）は、水の総量（リットル）を給水回数（回）で除したものである。間欠的に給水する場合、１回当たりの水の供給時間は、特に限定されないが、例えば、３０分間〜５時間である。
工程（Ａ）による処理後の焼却残渣中の塩素の含有率は、好ましくは２質量％以下、より好ましくは１質量％以下、特に好ましくは０．５質量％以下である。
工程（Ａ）においては、人為的な給水以外に、降雨による給水を併用することができる。降雨による給水を併用することによって、焼却残渣中の塩素の含有率を、より短期間に所望の値まで減少させることができる。
【００１５】
［工程（Ｂ）；難溶性塩素成分除去工程］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）（可溶性塩素成分除去工程）で処理済みの焼却残渣に対して、降雨により給水しかつ排水して、焼却残渣中の難溶性塩素成分を除去する工程である。
本発明では、可溶性塩素成分と反応してフリーデル氏塩を生成しうる成分と、可溶性塩素成分とが徐々に反応して、難溶性塩素成分であるフリーデル氏塩が生成するのを抑制するために、まず、工程（Ａ）において短期間で可溶性塩素成分を除去する。その後、可溶性塩素成分が工程（Ａ）で既に除去されており、フリーデル氏塩の量が経時的に増大しないことから、工程（Ｂ）では、短期間で処理を行なう必要性が小さいという状況の下で、焼却残渣中に浸透する雨水に含まれる炭酸イオンの作用によって、フリーデル氏塩等の難溶性塩素成分を徐々に分解して液中に溶出させて除去し、塩素の含有率が小さい焼却残渣を得るものである。特に、降雨によれば、湿潤と乾燥が不定期に繰り返される中で、焼却残渣に雨水（微量の炭酸イオンを含む水分）が浸み込むとともに、当該雨水に対して大気中から炭酸ガスが供給されるので、焼却残渣中の難溶性塩素成分が、炭酸イオンの作用によって分解され易くなり、人為的な給水を行なわなくても、効率的に除去される。
工程（Ｂ）における給水期間（焼却残渣を屋外に放置する期間）は、好ましくは１月〜３年、より好ましくは２月〜２年、特に好ましくは３月〜１年である。該期間が１月未満では、難溶性塩素成分を十分に除去することが困難な場合がある。該期間が３年を超えると、処理の効率が悪くなる。
工程（Ｂ）における処理後の焼却残渣中の塩素の含有率は、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下、特に好ましくは０．３質量％以下である。
【００１６】
［工程（Ｃ）；セメント原料化工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で処理済みの焼却残渣を、セメント原料として用いる工程である。
焼却残渣（乾燥状態）は、塩素の含有率が小さいため、例えば、クリンカ原料の総量中、５〜３０質量％の割合で用いることができる。
焼却残渣は、石灰石等の他のクリンカ原料とともに、プレヒータの上部に供給してもよいし、あるいは、他の場所（例えば、プレヒータの上部以外の場所や、仮焼炉や、キルン）に供給してもよい。
【実施例】
【００１７】
［実施例１］
屋内にて、下端に排水口を有する縦３ｍ、横３ｍ、厚さ４．５ｍの容器内に、厚さが３．０ｍになるように、焼却灰と焼却飛灰を３：１の質量比で混合してなる焼却残渣を収容した。焼却残渣の質量は、２２，６８０ｋｇ−ｄｒｙ（乾燥状態での質量）であった。
焼却残渣の収容作業の終了時から、焼却残渣の上面に均一に水が散布されるように、水散布装置を用いて、１０日間連続的に、人為的に給水した。給水の全量は、２２，６８０ｋｇであった。
給水の終了後、焼却残渣（乾燥状態）中の残留塩素濃度を測定したところ、０．４３質量％であった。また、給水の終了後の焼却残渣の鉱物解析を、粉末Ｘ線回折装置（製品名：Ｄ８  ＡＤＶＡＮＣＥ  ＴＸＳ；ブルカー・エイエックスエス社製）を用いて行なった。結果を図１に実線で示す。なお、図１に示すグラフは、２θ入力モードによる粉末Ｘ線回折チャートである。
次いで、屋外にて、前記の容器内の焼却残渣に対して、３００日間、降雨による給水を行なった。なお、この間の降水量は１，６００ｍｍであった。
焼却残渣に対する給水の総量は、次のとおりである。
２２，６８０ｋｇ（人為的な給水）＋１４，４００ｋｇ（降雨）＝３７，０８０ｋｇ（総量）
降雨による給水の終了後、焼却残渣（乾燥状態）中の残留塩素濃度を測定したところ、０．２１質量％であった。
【００１８】
[実施例２]
屋内にて、実施例１と同様の容器内に、厚さが３．０ｍになるように、焼却灰と焼却飛灰を３：１の質量比で混合してなる焼却残渣を収容した。焼却残渣の質量は、２２，６８０ｋｇ−ｄｒｙ（乾燥状態での質量）であった。
焼却残渣の収容作業の終了時から、焼却残渣の上面に均一に水が散布されるように、水散布装置を用いて、週２回、５週間に亘り間欠的に、人為的に給水した。給水の全量は２２，６８０ｋｇであった。
給水の終了後、焼却残渣（乾燥状態）中の残留塩素濃度を測定したところ、０．７６質量％であった。また、給水の終了後の焼却残渣の鉱物解析を、実施例１と同様にして行なった。結果を図１に点線で示す。
次いで、屋外にて、前記の容器内の焼却残渣に対して、３００日間、降雨による給水を行なった。なお、この間の降水量は１，６００ｍｍであった。
焼却残渣に対する給水の総量は、次のとおりである。
２２，６８０ｋｇ（人為的な給水）＋１４，４００ｋｇ（降雨）＝３７，０８０ｋｇ（総量）
降雨による給水の終了後、焼却残渣（乾燥状態）中の残留塩素濃度を測定したところ、０．５９質量％であった。
【００１９】
実施例１、２から、人為的な給水による可溶性塩素成分の除去（工程（Ａ））、及び、降雨による難溶性塩素成分の除去（工程（Ｂ））を、この順で行なう場合には、工程（Ａ）では短期間に可溶性塩素成分が除去されて、焼却残渣中の残留塩素濃度を１質量％以下に低減させることができ、さらに、工程（Ｂ）で難溶性塩素成分が除去されて、焼却残渣中の残留塩素濃度を０．６質量％以下に低減しうることがわかる。
また、人為的に供給する水の総量も、焼却残渣の乾燥質量と同じ質量であり、焼却残渣中の残留塩素濃度を低減させるために人為的に供給すべき水量も節減しうることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１、２における焼却残渣の鉱物解析の結果を示すグラフである。
【図１】
2009233490.tif 000002