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塩化ビニリデン樹脂を含む産業廃棄物の焼却とダイオキシン類生成バランス
呉羽環境株式会社（正）○福田弘之、 伊藤正憲

１．はじめにダイオキシン類の排出規制の対象となっている焼却施設について、ここ１年、煙突から大気に放出されている排ガス中のダイオキシン類の濃度測定がなされてきた。この実体調査の結果、厚生省のダイオキシン類抑制の新旧ガイドラインを満たしているほとんどの施設では規制値を下回っていることが確認されたが、一方、排ガス以外の焼却灰、飛灰、排水等について総合的に測定された施設はほとんどなく、これらの規制は今後の実態調査によってからとなろう。
今回、通常の都市ゴミに含まれる量の数倍の有機および無機塩素化合物を含む産業廃棄物とそれに塩化ビニリデン樹脂を添加したものの燃焼実験を行い、排ガス、燃え殻、排水の全てについてダイオキシン類の濃度を測定し、排出バランスを確認した。その結果、適正な焼却と排ガス処理がなされれば、ダイオキシンの生成は極めて低く抑えられること、塩化ビニリデン樹脂の有無とダイオキシンの生成量の間に相関は無いことが確認された。このような実験を都市ゴミ焼却炉で行うことは困難であり、産廃焼却炉で行ったが、都市ゴミ焼却炉においても同様の結果が得られることは想像に難くないと考える。
２．焼却施設の概要
実験に使用した呉羽環境㈱ ＫＢ７号炉（１９９８年更新）のフローと仕様は次の通りである。

廃油

供給クレーン

汚 泥
廃プラ
木くず
紙くず
動植残さ
一般ごみ

急冷塔
ジェット
ファーネス
（二次燃焼炉）ロータリーキルン

煙突

洗浄塔

２次室

灰出しコンベアー
動物死体
感染性
廃棄物

クレーンピット

ミスト
コットレル

誘引送風機

アルカリ
灰出しコンベアー

排水処理設備廃 酸
廃 ｱﾙｶﾘ

中和槽

循環ポンプ

図 − １ 焼却炉フロー
焼却炉の処理能力は廃棄物の燃焼熱量で決められるが、標準的な焼却量は２００トン／日、その内訳は汚泥６７，廃油４８，廃プラ類５３，シアン化合物７，その他２５トン／日である。
焼却炉は１次炉がロータリーキルン（長さ１３ m、直径４ｍ、容積１６３‰）で燃焼温度１，１００℃、ガス滞留時間は出口の２次室（容積１７８ ‰）を含め６秒、続く２次炉はＪＦ型旋回炉（容積２４７ ‰）で燃焼温度９００℃、ガス滞留時間４秒となっている。両炉で高温を維持し、２次炉では高速空気で炉内を撹拌することにより燃焼完結を期している。
８５０℃以上の燃焼ガスは、まず急冷塔（冷却水スプレー方式）で一気に８０℃以下に急冷され、中和洗浄塔（アルカリ水溶液循環方式）で塩化水素など酸性ガスを除去した後、ミストコットレル（湿式電気集塵機）で煤塵を除去されてから大気へ放出される。
排水系は中和槽、沈降槽、濃縮槽、薬注反応槽、脱水機などを備え、排水は規制値を満たしている。
［連絡先］〒 974-8232

いわき市錦町四反田７番地１
福田弘之

呉羽環境株式会社

Tel (0246)63-1218-1-環境事業部

Fax(0246)62-7855

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３．焼却物と性状
今実験及びブランク(通常条件)での焼却物を表−１に示した。
表−１ 焼却物と供給量
ブランク kg/h
汚泥（廃プラ、反応・蒸留釜残、有機・無機汚泥）
４，５８５
塩化ビニリデン樹脂（粉状：汚泥に混入）
０廃液
１，０１２
助燃油（Ａ重油）１，１５８合計
６，７５５

実験

kg/h

４，３７８
２２５８１８１，２７９
６，７００４．焼却条件と分析結果
上記焼却物を処理した燃焼時の条件及び燃焼ガス分析結果を表−２に示した。
表−２ 燃焼温度とガス分析値
場所
項目
単位
ブランク
１次燃焼炉
燃焼温度℃
１，０６０
２次燃焼炉
燃焼温度℃
９０３
２次燃焼炉
ＨＣｌ濃度
mg/Nm 3２，１６０
出口
ＣＯ 濃度ppm vol１０Ｏ 2 濃度％
９.１

実験
１，０２０
９０８
４，８５０５９.４

サンプリングポイントと、各点のダイオキシン類の濃度と量を図−２及び表−３に示した。
二次炉出口

排ガス④②一次燃焼室
ｷﾙﾝ+二次室

二次燃焼室
（ＪＦ炉）

急冷塔

ＥＰ洗浄塔

①③煙突

プロセス排水

燃え殻排水
水処理施設

脱水汚泥

図 − ２ サンプリングポイント

表−３ ダイオキシン類測定値（WHO-TEF ( 1997)）
ブランク
①燃え殻
② 2 次燃焼炉出口③プロセス排水排出量1,110 kg-Dry/h51,100 N ‰/h30‰ /h
DXN 濃度 0.0058 ng-TEQ/g
0.038 ng-TEQ/N ‰0.037 ng-TEQ/L
DXN 量
6,438 ng-TEQ/h
1,942 ng-TEQ/h
1,110 ng-TEQ/h
PCB 濃度 0.00059ng-TEQ/g
0.0018ng-TEQ/N ‰0.0044 ng-TEQ/L
PCB 量655 ng-TEQ/h
92 ng-TEQ/h
132 ng-TEQ/h＊ 実験（塩化ビニリデン樹脂添加）①燃え殻② 2 次燃焼炉出口③プロセス排水排出量680 kg-Dry/h53,300 N ‰/h30‰ /h
DXN 濃度 0.0087 ng-TEQ/g
0.027 ng-TEQ/N ‰0.0094 ng-TEQ/L
DXN 量
5,916 ng-TEQ/h
1,439 ng-TEQ/h
282ng-TEQ/h
PCB 濃度 0.00025ng-TEQ/g 0.00001ng-TEQ/N ‰0.000005 ng-TEQ/L
PCB 量
170 ng-TEQ/h
0.5 ng-TEQ/h
0.1 ng-TEQ/h
＊-2-

④排ガス
51,100 N ‰ /h
0.12 ng-TEQ/N ‰6,132 ng-TEQ/h
0.018 ng-TEQ/N ‰920 ng-TEQ/h④排ガス
53,300 N ‰ /h
0.15 ng-TEQ/N ‰7,995 ng-TEQ/h
0.012 ng-TEQ/N ‰640 ng-TEQ/hPage（3/3）
５．結果及び考察
実験焼却物の調整は、主焼却物である汚泥類に対し粉末塩化ビニリデン樹脂をほぼ 5 重量％になるように添加・混合した。その結果、全焼却物に対する塩化ビニリデン樹脂添加割合は 3.3 重量％になった。
１）排ガス中のダイオキシン類濃度は、ブランク、塩化ビニリデン樹脂添加の両ケース共に、平成１４年度から既設焼却炉に適用される規制値、 1ng-TEQ/N ‰ を１オーダー程度下回った。通常の焼却物に塩化ビニリデン樹脂を 3.3%添加することによって、燃焼ガス中の塩化水素濃度は約 2200mg/N ‰(1350ppm )から 4900mg/N ‰( 3000ppm)まで増加したが、燃焼指標（温度、 CO 濃度、酸素濃度等）の制御に影響もなく、各測定点でのダイオキシン類及びコプラナ PCB 濃度にも目立った変化はなかった。
２）コプラナ PCB の濃度はダイオキシン類の濃度と比較して、バラツキが大きいが、１オーダー程度低い値であると推定できる。表−３に示されるような低レベルのコプラナ PCB の濃度値は、特定の異性体が検出限界以上であるか否かに左右されており、実験②、③で特に低いコプラナ PCB 濃度が検出されているのはこのためである。
３）燃焼炉出口ガス中のダイオキシン類濃度よりも排ガス中のダイオキシン類濃度が多少増加する結果であった。高温の燃焼ガスを水スプレーにより瞬時に 80 ℃まで急冷する装置であっても、多少のダイオキシン類生成の可能性はあると考えられるが、このような低濃度でのダイオキシン測定を考慮すると、この増加が排ガス処理系での再合成に起因するかは一概に判断できない。
４）本焼却施設から排出されるダイオキシン類の総量は燃え殻、排ガス及びプロセス排水中のものの合計として計算される。本施設には、排ガス中のダイオキシン類を低減するための特別な装置である、活性炭吹き込みや還元触媒反応器は付設されていないが、焼却物 1 トン当たりのダイオキシン類の総排出量は、コプラナ PCB を加えても 2.3 μg‑TEQ程度であった。これは、厚生省による新ガイドラインの目標値である 5 μg‑TEQを下回っており、塩素負荷量の多いこのケースでも非常に良好な結果と言うことができる。排出される割合は塩化ビニリデン樹脂添加ケースで、燃え殻中に41%(0.91μg‑TEQ/t)、プロセス排水中に2%(0.04μg‑TEQ/t)、排ガス中に57%(1.29μg‑TEQ/t)であった。
５）本焼却施設から排出されるプロセス排水は、中和槽、沈降槽、濃縮槽、薬注反応槽、脱水機を備えた排水処理装置で処理される。著者らの別の知見によると放流水中にダイオキシン類はまったく検出されないことから 1 )、本実験で検出されたプロセス排水中のダイオキシン類は脱水汚泥中に残存するものと考える。
６．まとめ
本実験により、新ガイドラインにある技術水準（設備基準及び維持管理基準）を満たす焼却炉では、焼却物中の塩化ビニリデン樹脂の有無、燃焼ガス中の塩化水素濃度に関わりなく、ダイオキシン類の発生を十分低く抑えられることが確認された。
謝辞本実験は、塩化ビニリデン衛生協議会の協力により行われたことを付記し、謝意を表する。
参考文献
１） 福田弘之：化学工学会第６４年会要旨集、L317( 1999)-3-