(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛灰または焼却灰を溶融炉（１）で溶融処理して生成された排ガスを処理する装置であって、
排ガスを移送する管路（２）に接続され排ガスに洗浄液を接触させて冷却洗浄する冷却洗浄塔（３）と、
該冷却洗浄塔の下部に接続され固形分含有液を濾過する固液分離手段（５）と、
該固液分離手段に接続され電解により金属分を回収する重金属分離回収手段（６）と、
該重金属分離回収手段に接続され電解液中の塩分を分離回収する塩分離手段（７）と、
を具備することを特徴とする溶融炉排ガスの処理装置。
【請求項２】
冷却洗浄塔（３）の気相部分に、排ガス洗浄後の排ガス中に含まれるミスト分を捕集するミストエリミネータ（９）が接続されることを特徴とする請求項１記載の溶融炉排ガスの処理装置。
【請求項３】
溶融炉（１）と固液分離手段（５）との間に、固形分含有液の濾過時に捕集したスラッジ分を溶融炉まで移送して再投入するスラッジ移送手段（８）が配されることを特徴とする請求項１または２記載の溶融炉排ガスの処理装置。
【請求項４】
冷却洗浄塔（３）と固液分離手段（５）との間に、洗浄液または固形分含有液を貯留するとともに、これらの液の少なくともいずれかを洗浄液として冷却洗浄塔に送り出す循環液貯留部（４）が配されることを特徴とする請求項１、２または３記載の溶融炉排ガスの処理装置。
【請求項５】
重金属分離回収手段（６）として、電解槽（６Ａ）が用いられることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の溶融炉排ガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶融炉排ガスの処理装置に係り、特に、都市ごみ、産業廃棄物等を焼却する廃棄物焼却炉から排出される飛灰または焼却灰を、溶融炉で溶融処理した際に生成される排ガス中の含有金属及び塩分を処理するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の被焼却物を焼却するための焼却炉の例として、実開平３−５６０２７号「流動床式焼却炉」が提案されている。
また、飛灰または焼却灰（ダスト）を溶融炉で溶融処理する関連技術例として、以下の提案がなされている。
▲１▼特開昭５８−０３０３８２号「ダストの処理方法」
▲２▼特開昭５８−０４０７９１号「出滓方法」
▲３▼特開昭６０−０５３７８０号「直接通電式溶融処理炉の電極挿入制御装置」
▲４▼特開昭６０−０５４７８０号「ダストの溶融処理炉」
▲５▼特公昭６３−０５１７５５号「ダストの処理方法」
▲６▼特開昭６３−３１５１８７号「焼却炉排ガスの処理法」
▲７▼特開平０２−０９９１８４号「重金属含有ダストの無害化処理方法」
これらの技術では、都市ごみ等の焼却炉から排出される飛灰または焼却灰（ダスト）を溶融炉で溶融処理してダストの溶融固化を行なう際に、溶融時に生じる諸問題を解決するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらのダストの溶融処理技術であると、従来技術例▲１▼に記載されているように、ダスト溶融時の温度が１２００〜１３５０℃に達するので、ダストに含まれる水銀等の低融点金属、ＨＣｌ等がガス状となって排出されてしまう。このため、従来技術例▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼▲６▼▲７▼に加えて、溶融炉の排ガスから、低融点金属、有害物質または有用物質を回収する必要がある。
【０００４】
一般的な排ガスに含まれる水銀等の重金属を除去する技術としては、例えば、排ガスを湿式吸収器に導いてＮａＯＨ等のアルカリで吸収させ、重金属固定用のキレート剤を用いて固定する方法がある。
また、排ガスに含まれる煤塵を捕集する技術としては、例えば、バグフィルタを使用する方法がある。
【０００５】
しかし、前者のキレート剤を使用する方法であると、
１）水銀を完全に固定することが困難であり、排水処理基準を満足できない場合が生じる。
２）長期間の埋立処分間にキレート剤が劣化して、水銀の滲み出しや溶け出し現象が生じ易い。
３）キレート剤が高価であるため、水銀除去処理コストが上昇する。
等の解決すべき課題が残される。
また、後者のバグフィルタを使用する方法であると、温度が高すぎる場合には金属ガスが通り抜けて捕集することができず、温度が低すぎる場合には、固形分にＨＣｌ等のミスト分が混入して、捕集物の処理が困難になるとともに、目づまりが発生し易くなり、加えて捕集物が廃棄物となって減量化が困難になる等の解決すべき課題が残される。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ダストの溶融処理にともなって生成される排ガスの無害化を図るとともに、有用な重金属や塩分を再利用可能な状態で系外に取り出すことを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
飛灰または焼却灰を溶融炉で溶融処理して生成された排ガスを処理する装置として、排ガスを移送する管路に接続され排ガスに洗浄液を接触させて冷却洗浄する冷却洗浄塔と、該冷却洗浄塔の下部に接続され固形分含有液を濾過する固液分離手段と、該固液分離手段に接続され電解により金属分を回収する重金属分離回収手段と、重金属分離回収手段に接続され電解液中の塩分を分離回収する塩分離手段と、を具備する構成を採用している。
冷却洗浄塔の気相部分には、排ガス洗浄後の排ガス中に含まれるミスト分を捕集するミストエリミネータが接続状態に配される。
重金属分離回収手段が電解槽である場合、電解槽の負電極に＋イオン化した金属原子を吸着させる技術が採用されるとともに、塩分離手段として、電解槽の正電極に、−イオン化した塩分を吸着させる技術が採用される。
電解槽にあっては、各電極に特定の金属のみを析出させる条件または複数種類の金属を混合した状態でまとめて析出させる条件の電解電位が付与される。
溶融炉と固液分離手段との間には、固形分含有液の濾過時に捕集したスラッジ分を溶融炉まで移送して再投入するスラッジ移送手段が配される技術が採用され、冷却洗浄塔と固液分離手段との間には、洗浄液または固形分含有液を貯留するとともに、これらの液の少なくともいずれかを洗浄液として冷却洗浄塔に送り出す循環液貯留部が配される技術が付加される。
【０００８】
【作用】
都市ごみ等の焼却炉から排出される飛灰または焼却灰を溶融炉で溶融処理すると、溶融物とともに排ガスが生成される。
該排ガスは、管路により冷却洗浄塔に移送されて、洗浄液に接触させた状態で冷却洗浄される。排ガスに含まれる固形分やミスト分は、洗浄液とともに冷却洗浄塔の下部から固液分離手段に送り出され、固形分含有液の濾過による濾過液が重金属分離回収手段に供給され、電解に基づく金属分の回収がなされる。
一方、冷却洗浄塔の気相部分から、排ガス洗浄後の排ガスがミストエリミネータに送り込まれることにより、排ガス中のミスト分が捕集される。
重金属分離回収手段が電解槽である場合には、負電極に＋イオン化した金属原子が吸着されることにより、金属分が固形分含有液の濾過液の電解液から回収され、電解液中の塩分は、塩分離手段により分離回収される。そして、塩分離手段として、電解槽の正電極を利用している場合には、−イオン化した塩分が正電極に吸着して回収される。
電解槽の負電極を適用して、電解電位を設定することにより、純粋な状態の特定の金属のみが析出させられ、または複数種類の金属が混合した状態でまとめて析出させられる。
固形分含有液を濾過することによって捕集されたスラッジ分は、スラッジ移送手段によって溶融炉まで移送して再投入することにより、再度溶融状態に導かれる。
また、循環液貯留部により、洗浄液または固形分含有液が貯留され、洗浄液として冷却洗浄塔に送り出す循環が行なわれる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明に係る溶融炉排ガスの処理装置の一実施例を図１ないし図３に基づいて説明する。
図１において、符号Ａは灰供給系（飛灰供給系）、１は溶融炉、２は管路、３は冷却洗浄塔、４は循環液貯留部、５は固液分離手段、６は重金属分離回収手段、７は塩分離手段、８はスラッジ移送手段、９はミストエリミネータである。
【００１０】
前記溶融炉１は、例えば従来技術例▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼▲６▼▲７▼に記載されている直接通電式溶融炉が適用され、灰供給系（例えば飛灰供給系）Ａに接続されて供給されるダストを内部に投入するためのダスト投入口１ａと、ダストを溶融処理して生成された排ガスを管路２を経由して排出するための排気口１ｂと、スラッジ移送手段８に接続されて供給されるスラッジを内部に投入するためのスラッジ投入口１ｃとを有している。
【００１１】
前記冷却洗浄塔３は、管路２に接続され、排ガスに噴霧状の洗浄液を接触させて冷却洗浄するためのスプレー手段３ａを有している。
【００１２】
前記循環液貯留部４は、冷却洗浄塔３の下部と固液分離手段５との間に接続状態に配され、洗浄液または固形分含有液の上澄み液のいずれかあるいはその両方を洗浄液として送り出すポンプ等の機能を有してスプレー手段３ａに接続される。
【００１３】
前記固液分離手段５は、循環液貯留部４を介在させて循環液貯留部４の下部に接続され、固形分含有液を濾過または分離する機能を有するフィルタ、液体サイクロン、沈降分離槽等が内蔵される。
【００１４】
前記重金属分離回収手段６は、固液分離手段５に接続され、少なくとも金属分を回収する機能を有するものが適用される。該金属分回収機能を有するものとしては、例えば図２に示す電解槽６Ａが適用される。
該電解槽６Ａには、内部に配される負電極６ａ及び正電極６ｂと、負電極６ａ，正電極６ｂに接続され直流電圧を印加するための直流電源６ｃと、内部を区画隔離するセラミックス等の多孔質状の半透膜６ｄと、内部に充填される電解液６ｅとが配設される。
【００１５】
前記塩分離手段７は、重金属分離回収手段６と循環液貯留部４との間に接続状態に配され、図２にあっては、電解槽６Ａにおける正電極６ｂによる電解液６ｅ中の塩分分離回収機能が利用される。
【００１６】
前記スラッジ移送手段８は、溶融炉１と固液分離手段５との間に接続状態に配され、固液分離手段５における濾過時に捕集したスラッジ分を、スラッジ投入口１ｃまで移送して溶融炉１の内部に投入する機能を有するものとされる。
【００１７】
前記ミストエリミネータ９は、冷却洗浄塔３の気相部分に接続状態に配され、排ガス洗浄後の排ガス中に含まれるミスト分を捕集するものとされる。
【００１８】
このように構成されている溶融炉排ガスの処理装置にあっては、都市ごみ等の焼却炉から排出される飛灰または焼却灰が、灰供給系Ａから溶融炉１に送り込まれて、溶融炉１の運転によって溶解処理すると、溶融物とともに排ガスが生成され、排気口１ｂから管路２を経由して冷却洗浄塔３に送り込まれる。
【００１９】
冷却洗浄塔３にあって、スプレー手段３ａの作動により洗浄液を噴出させて、洗浄液と排ガスとを接触させると、排ガスの冷却が行なわれるとともに、排ガスに含まれる固形分やミスト分が洗い流されて、洗浄液とともに冷却洗浄塔３の下部から循環液貯留部４及び固液分離手段５に送り出される。
【００２０】
循環液貯留部４にあっては、固形分やミスト分を含む洗浄液、つまり固形分含有液を一時貯留することにより、固形分含有液中の上澄み液等の分離した液相部分を、冷却洗浄塔３におけるスプレー手段３ａに戻す循環が行なわれるとともに、固形分等が多く含まれているスラッジ含有液を、固液分離手段５に送り込むことが行なわれる。
【００２１】
固液分離手段５にあっては、スラッジ含有液をフィルタに送り込んで濾過する方法等により、液分の濾液を重金属分離回収手段６に送り込むとともに、堆積したスラッジ分をスラッジ移送手段８に適宜時期に送り込むことが行なわれる。
【００２２】
重金属分離回収手段６にあっては、濾液を電解することにより、濾液中に含まれる金属分を回収することが行なわれる。
図２に示す電解槽６Ａに送り込まれた濾液は、電解による析出金属の種類に基づいて、アルカリ液を添加する等により、液の酸性度が例えばｐＨ６程度となるｐＨ調整を行なった後、直流電源６ｃからの給電を行なって、負電極６ａ及び正電極６ｂの間に金属の種類に対応した電位を付与して、負電極６ａに＋イオン化した金属原子を吸着させる。
ｐＨ６の電解液中において、Ｃｕを負電極６ａの表面に付着させる場合であると、図３の▲１▼位置に示すピークよりも若干右寄りとなる負電極６ａの電位、つまり、概略−０．１５〜−０．３Ｖ程度の電解電位に保持することによってＣｕの析出を促進させ、Ｐｂを負電極６ａの表面に付着させる場合であると、図３の▲２▼位置に示すピークよりも若干右寄りとなるように、負電極６ａの電位を−０．４５〜−０．５５Ｖ程度に保持することによってＰｂの析出を促進させ、Ｚｎを負電極６ａの表面に付着させる場合であると、図３の▲４▼位置に示すピークよりも若干右寄りとなるように、負電極６ａの電位を−１．０５〜−１．１５Ｖ程度に保持することによってＺｎの析出を促進させる。
したがって、電解槽６Ａの内部に複数の負電極６ａを設置しておいて、電解槽６Ａの内部の電解液（濾液）のｐＨ調整と負電極６ａの電位設定とを順次行なうことにより、所望の金属について、負電極６ａの表面に析出させた状態で分離回収することができる。この場合、他の金属Ａｓ，Ｈｇ等の陽イオンについても同様の回収を行なうことができる。
【００２３】
また、重金属分離回収手段６が、電解槽６Ａにおける負電極６ａに対して金属析出を行なうものであると、金属の析出と並行して正電極６ｂを利用した塩分の回収を行なうことが可能となる。
この場合、正電極６ｂが＋電位であると、電解により−イオン化した塩分が正電極６ｂに吸引されて表面に析出するため、電解槽６Ａの一部を塩分離手段７として利用することにより、所望の塩分のＣｌ，Ｎａ等の陰イオンについても同様の回収を行なうことができる。
【００２４】
電解槽６Ａにおいて金属及び塩分が除去された電解液６ｅは、図１に矢印で示すように、循環液貯留部４に戻されて、洗浄液として再利用される。
【００２５】
一方、スラッジ移送手段８にあっては、固液分離手段５において捕集したスラッジ分を、溶融炉１まで移送してスラッジ投入口１ｃを経由して再投入することが行なわれ、固形分を溶解して溶融物として再処理することが繰り返される。
【００２６】
次いで、ミストエリミネータ９にあっては、冷却洗浄塔３の気相部分から、排ガス洗浄後の排ガスが送り込まれ、排ガス中に含まれるミスト分を捕集して、空気成分や炭酸ガス等のみを大気中に放出する等の処理がなされる。
【００２７】
〔他の実施態様〕
本発明にあっては、実施例に加えて以下の技術を包含するものである。
ａ）図３を参照して説明した前述のＣｕ，Ｐｂ等を順番に析出する技術に代えて、例えばＺｎの析出に適した電位により、Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｄ等をまとめて分離回収すること。
ｂ）特定の金属、例えばＣｕだけを純Ｃｕの状態で析出させて分離回収した後、残りの複数種類の金属をまとめて分離回収すること。
ｃ）特定金属に対して、電解液の温度，ｐＨ等を変えて、最適条件により分離回収すること。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る溶融炉排ガスの処理装置によれば、以下のような効果を奏する。
（１）溶融炉から排出される排ガスに洗浄液を接触させて、冷却と洗浄とを行なうことにより、排ガス中に混入した金属ミストや有害物質を除去して、排ガスの無害化を図ることができると共に、排ガスの洗浄によって生じた固形分含有液の濾過液を電解して金属分を分離回収することにより、有用な重金属等を個別に分離した状態で回収し、単独金属として再利用可能な状態で系外に取り出すことができる。
（２）排ガスの洗浄時に排ガス中に混入したミスト分をミストエリミネータで除去することにより、系外の放出ガス中へのミスト分の混入を低減し、安全性を向上させることができる。
（３）固形分含有液の濾過時に捕集したスラッジ分を溶融炉に再投入することにより、スラッジを再溶解して金属の回収率を向上させることができる。
（４）スラッジ分を除去した濾液を分離回収するとともに、塩分離手段として電解槽の正電極を利用することにより、金属分の回収と同時に塩分の回収を行なうことができる。
（５）電解槽の負電極を適用することにより、特定の金属を純粋な状態で析出させて分離回収することや、複数種類の金属を混合した状態でまとめて分離回収する等の融通性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶融炉排ガスの処理装置の一実施例を示すブロック結線図である。
【図２】図１における重金属分離回収手段及び塩分離手段の例を示す正断面図である。
【図３】析出金属の電解電位と電解電流との関係曲線図である。
【符号の説明】
Ａ  灰供給系（飛灰供給系）
１  溶融炉
１ａ  ダスト投入口
１ｂ  排気口
１ｃ  スラッジ投入口
２  管路
３  冷却洗浄塔
３ａ  スプレー手段
４  循環液貯留部
５  固液分離手段
６  重金属分離回収手段
６Ａ  電解槽
６ａ  負電極
６ｂ  正電極
６ｃ  直流電源
６ｄ  半透膜
６ｅ  電解液
７  塩分離手段
８  スラッジ移送手段
９  ミストエリミネータ
【図１】
0003787854.tif 000002
【図２】
0003787854.tif 000003
【図３】
0003787854.tif 000004