JPH06218224A - 排ガス及び集塵ダストの処理方法 - Google Patents

排ガス及び集塵ダストの処理方法

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JPH06218224A
JPH06218224A JP5012928A JP1292893A JPH06218224A JP H06218224 A JPH06218224 A JP H06218224A JP 5012928 A JP5012928 A JP 5012928A JP 1292893 A JP1292893 A JP 1292893A JP H06218224 A JPH06218224 A JP H06218224A
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正坦 岸田
Makoto Kitano
誠 北野
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    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 重金属を含有する集塵灰を鉄塩の存在の下で
アルカリ処理して重金属を効率よく固定化する手段の提
供。 【構成】 重金属を含む集塵灰とアルカリとの混合を均
一に、且つ、早期に行うための手段として、集塵装置の
ガス上流側でアルカリを添加し、このアルカリを添加し
た集塵灰を捕集し、かつこの混合廃棄物に対して、水と
2価鉄また必要に応じて酸を加えた後、撹拌・加熱す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ、産業廃棄物
などの固形廃棄物の焼却炉,石炭焚ボイラー,廃液焼却
炉,電気炉,非鉄溶解炉などの酸性ガス(例えば、HC
l,SOx,NOx,HF)を含み、かつ、排ガスに同
伴されるダスト中に重金属(例えば、Pb,Zn,C
d,Hg)を含む各種の炉から排出される排ガスと集塵
灰の無害化処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物排出量の増加と焼
却率の増加に伴い、焼却排ガス及び集塵灰,焼却灰や各
種工場設備における排ガス及び集塵灰の発生量が増え、
その中に含まれる酸性ガスや重金属が新しい環境汚染源
となっている。
【0003】このうち、とくに、有機ごみ焼却炉の排ガ
スは、HCl,SOx,NOx,HFなどの有害な酸性
ガスを多く含有し、かつ、灰は水銀、亜鉛、鉛などの低
沸点重金属を多く含有し、これらが環境に放出された場
合雨水などに溶解して酸性雨となり、また、灰からは有
害な重金属が溶出するため、その防止技術が種々開発さ
れてきた。
【0004】たとえば、酸性ガス捕集のために、アルカ
リ洗浄塔方式,半湿式石灰乳の移動充填層反応方式,乾
式の消石灰吹込み方式が各地で採用されている。
【0005】また、灰の無害化方法としては、「環境施
設」No.21(1985)p.79〜84には、コン
クリートと混練して固化する方法や、灰より水抽出した
重金属を炭酸ガスと反応させて炭酸塩化する方法、アス
ファルトと混合させて固化させる方法等が記載されてい
る。
【0006】また、特公昭61−47154号公報に
は、重金属を含有する廃棄物灰に、鉄塩の存在の下でア
ルカリ成分を加えて混合し、この混合物を造粒あるいは
静置状態で300℃以下に保持することによって、重金
属を鉄塩との混合水酸化物として固定することが開示さ
れている。
【0007】これによって、灰中の重金属は相当割合固
定されて、安全な投棄が可能になるという利点があると
している。
【0008】しかしながら、この重金属の固定法は、ア
ルカリを処理灰に直接添加して混合するものであるの
で、該処理のために、高価なアルカリが必要であり、ま
た、混合が不充分であると部分的にpHが高くなり、p
Hが11.5以上になると、重金属が固定できなくな
り、固定化の効率が低下し、しかも、常温付近では2日
間の処理時間を要し、処理時間の長期化又は処理設備が
膨大になるという欠点がある。
【0009】また、アルカリを処理灰に添加しているた
め、排ガス中に含まれる有害な酸性ガスの捕集は、一切
行なえない欠点を有する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、酸性
ガス成分及び重金属成分を含む各種可燃物を焼却又は溶
融,乾留などを行なう設備から発生する酸性ガスを含む
排ガス及び排ガスから捕集された重金属を含む集塵灰及
び焼却残渣を無害化する経済的な方法を提供することに
ある。
【0011】すなわち、集塵ダストを捕集する集塵装置
の排ガス系の上流側で、アルカリを排ガス中に供給する
ことにより酸性ガスをアルカリで捕集して、排ガスを浄
化するとともに、重金属を含むダストとアルカリの均一
混合効果を得るものである。次に、アルカリと均一に混
合された重金属を含むダストは集塵装置に捕集され、ダ
ストとして排出される。このダストに少なくとも水に鉄
塩を加えて灰中の重金属の固定化を効率よく行なうこと
ができる手段を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、処理炉からの
排ガス中にアルカリを噴霧し、排ガス中の酸性ガスを無
害化処理する第1工程に続き、該アルカリを添加した排
ガス中のダストを集塵する第2工程を有するとともに、
前記集塵ダストに対して、水,2価鉄塩を加えた後、攪
拌・加熱する第3工程とを有することを特徴とする排ガ
ス及び集塵ダストの処理方法である。
【0013】ここで、前記第3工程において、集塵ダス
トに対して水,2価鉄塩とともに酸を加えることもでき
る。
【0014】また、前記第1工程において、排ガス中に
アルカリとともに粉末状の2価鉄塩を噴霧し、第3工程
において、集塵ダストに対して水または水と酸を加えた
後、攪拌・加熱するようにすることもできる。
【0015】
【作用】ダスト,SOx,HClなどを含有する排ガス
に、集塵装置の上流側でアルカリを添加することによ
り、排ガス中のSOxやHClなどの酸性有害物質がア
ルカリと反応し、排ガス中から除去される。
【0016】更に、アルカリを排ガスである気流中に添
加するため、重金属を含む粉塵とアルカリとの混合が促
進され、後のフェライト化処理にとって好ましくなる。
【0017】また、排ガス中のSOxやHCl濃度によ
っては、アルカリ添加量が多量に必要となり、その結果
重金属を含む集塵ダストとアルカリとの混合物のpHが
高くなるとフェライト化反応には不適となる。このよう
な場合に酸を添加してフェライト化反応を促進させる。
【0018】なお、次操作の2価鉄源として、粉末状の
2価鉄塩を使う場合は、アルカリと同様排ガス中に添加
して、混合効果を上げる方法も有効である。
【0019】次に、集塵灰のフェライト化処理について
説明する。
【0020】集塵灰に混練用の水を添加して、この湿状
態の混合物に、2価鉄と必要に応じて酸を加えて両者を
均一に混合物中に分散させる。この混合物のpHを7.
0〜11.5に調整した後温度を30〜99℃に維持す
ることにより、混合物中の2価鉄は次第に結晶化してフ
ェライトに変わって行く。フェライトとは化学式でMF
e2 O4 (M:Fe,Zn,Pbなどの金属)で表され
るもので、混合物中の2価鉄がフェライトといわれる鉄
酸化物の結晶格子を形成して行く過程で、重金属が本来
鉄の原子が占めるべき位置に鉄の代わりに取り込まれて
固定化する。
【0021】その反応式は次のように表される。
【0022】 中和反応:M2++2Fe2++6OH- →MFe2+(OH)6 (1) 酸化反応:MFe2 (OH)6 +1/2O2 →MFe2 O4 +3H2 O (2) 上記反応式において、pHが7.0より少ないと、
(1)式の反応におけるOH- が不足してフェライト化
反応が進まない。また、pHが11.5を超えると重金
属、例えば鉛はHPbO2 - の形態をとり、フェライト
化反応に取り込まれない。また、酸素がない場合や酸素
との接触のないとき、例えば静置など、混合物を攪拌し
ない場合には(2)式におけるO2 が不足して、反応が
進まない。
【0023】更に、フェライト化反応における前記酸化
反応(2)を促進させるため、少なくとも加熱すること
が有効であり、30℃以上の加熱が必要である。
【0024】また、加熱温度が100℃以上では、酸化
反応(2)における酸素の水への溶解度が殆ど零に近く
なり酸化反応が進まないため、加熱温度は100℃未満
にする必要がある。
【0025】集塵灰中へ添加する2価鉄塩及び必要に応
じて添加する酸としては、水溶液の形で混合することが
処理上好適であり、2価鉄塩は硫酸塩,塩化物として、
また、酸としては硫酸,塩酸、更に集塵装置の排ガス上
流側で添加するアルカリとしては、消石灰などを用いる
ことができる。
【0026】集塵灰に対する2価鉄塩及び必要に応じて
添加する酸の配合量は、その反応に要する化学当量より
も多く要するが、通常10〜200%増程度で十分機能
は果たせる。しかし、この添加量は重金属の形態などに
よって変わってくるため、予備試験後決定するのが好ま
しい。
【0027】
【実施例】
実施例1 本実施例は、アルカリの添加を集塵機の上流側で行う例
を示す。
【0028】図1は、使用した処理設備の概要を示す。
【0029】同図において、12は電気集塵機13の上
流側の排ガスダクトに設けられた粉体噴出装置を示し、
焼却炉からの排ガスE中に粉体噴出装置12から、アル
カリとして消石灰Cを供給し、排ガス中の塩化水素及び
SOxとの反応を行なわせた。
【0030】ここで、消石灰Cは粉体でHClに対し、
反応モル当量比で1.5倍の割合で噴出した。この操作
により排ガス中のHClは70%除去された。供給した
消石灰中の反応した塩化カルシウム、硫酸カルシウムは
焼却炉飛灰と共に電気集塵機13により捕集される。こ
の捕集灰A(EP灰)は灰出し用のロータリーバルブ1
4を介して、EP灰貯留槽15に貯留され、EP灰貯留
槽15下部の定量切出しフィーダ16から排出され、リ
アクター1に受入れる。このEP灰Aに対し、重量比1
5%の硫酸鉄Bをタンク2から水溶液状態で受け入れ
た。
【0031】この上記二者の混合物のpHが10.0で
あるため、この混合物をリアクター1内で空気Dを混合
物乾物重量1kg当たり10リットル/minの割合
で、換気装置によって空気導入口4から通気しながら、
混合物の温度が70℃になるように加熱装置6を用いて
加熱し、かつ連続的に撹拌機7を用いて撹拌した。
【0032】このように換気、撹拌、加熱を行いながら
1時間後にリアクター1の排出口9から取り出し、直径
5mm程度に灰処理装置10を用いて造粒した。
【0033】表1は捕集灰Aの重金属の含有量を示し、
表2は処理後の灰の溶出試験結果をコンクリート固化
法、アスファルト固化法と比較して、海洋投棄基準とと
もに示す。溶出試験方法は、環境庁告示第13号(19
73年)による方法を用いた。
【0034】表2に示すように、本実施例の場合、何れ
の重金属も海洋投棄基準以下であり、コンクリート固化
法、アスファルト固化法と比較して、Pb、Zn、6価
Crにおいて特に優れた結果を示している。
【0035】
【表1】
【表2】 実施例2 図2は、上記実施例1において、リアクター1における
pHの調整のために酸Fとして硫酸水溶液を添加する例
を示す。
【0036】実施例1と同様に、焼却炉排ガスE中に粉
体噴出装置12を介して消石灰Cを供給し、排ガス中の
塩化水素及び硫黄酸化物との反応を行なわせた。ここで
消石灰Cは粉体でHClに対し、反応モル当量比で2.
0倍の割合で噴出した。この操作により排ガス中のHC
lを95%除去した。
【0037】供給した消石灰、反応した塩化カルシウ
ム、硫酸カルシウムは焼却炉飛灰と共に電気集塵機13
により捕集した。この捕集灰A(以下EP灰)は灰出し
用のロータリーバルブ14を介して、EP灰貯留槽15
に貯留され、EP灰貯留槽15下部の定量切出しフィー
ダ16から排出され、リアクター1に受入れた。このE
P灰Aは排ガス中へのアルカリの添加によってpHが1
2.0であるため、重量比3%の硫酸Fをタンク3から
水溶液状態で受け入れ、混合物のpHを11.5とする
ように調整した。これをリアクター1内で空気を混合物
乾物重量1kg当たり10リットル/minの割合で、
空気導入口4から通気しながら、混合物の温度が70℃
になるように加熱装置6によって加熱し、かつ連続的に
撹拌機7を用いて撹拌し、実施例1と同様の結果を得
た。その後、実施例3と同様に造粒処理した。
【0038】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
【0039】(1)添加すべきアルカリを集塵装置のガ
ス上流側で添加することによって、排ガス中からHCl
等の有害物質を除去すると共に、アルカリを気流中にて
添加するため、集塵ダストとアルカリとの混合が完全に
なり、重金属の溶出防止処理をより完全に行うことがで
きる。また、アルカリは、排ガス中からの有害物質の除
去と集塵灰からの重金属の溶出防止とに有効活用でき
る。
【0040】(2)短時間で重金属の完全なる固定化が
可能であり、処理時間の大幅な短縮化及び処理設備の大
幅なコンパクト化ができる。
【0041】(3)同時に多種の重金属が処理除去でき
る。
【0042】(4)重金属含有量の多少にかかわらず、
低濃度まで処理できる。
【0043】(5)処理後の灰は磁性を持っているの
で、磁選器で分離でき、その用途拡大が可能となる。
【0044】(6)処理後の灰は自然界に投棄しても再
溶出せず、酸性雰囲気においても安定している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例において用いた処理設
備の概要を示す。
【図2】 第2の実施例において用いた処理設備の概要
を示す。
【符号の説明】 1 リアクター 2,3 タンク 4 空気導入口 5 排気ファン 6 加熱装置 7 攪拌機 8 モータ 9 処理済灰の排
出口 10 灰処理装置 11 灰ピット 12 粉体噴出装置 13 電気集塵機 14 ロータリーバルブ 15 灰貯留槽 16 定量切出しフィーダ A 捕集灰 B 硫酸鉄 C 消石灰 D 空気 E 焼却炉排ガス F 硫酸

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理炉からの排ガス中にアルカリを噴霧
    し、排ガス中の酸性ガスを無害化処理する第1工程に続
    き、該アルカリを添加した排ガス中のダストを集塵する
    第2工程を有するとともに、前記集塵ダストに対して、
    水,2価鉄塩を加えた後、攪拌・加熱する第3工程とを
    有することを特徴とする排ガス及び集塵ダストの処理方
    法。
  2. 【請求項2】 処理炉からの排ガス中にアルカリを噴霧
    し、排ガス中の酸性ガスを無害化処理する第1工程に続
    き、該アルカリを添加した排ガス中のダストを集塵する
    第2工程を有するとともに、前記集塵ダストに対して、
    水,2価鉄塩及び酸を加えた後、攪拌・加熱する第3工
    程とを有することを特徴とする排ガス及び集塵ダストの
    処理方法。
  3. 【請求項3】 処理炉からの排ガス中にアルカリを噴霧
    し、排ガス中の酸性ガスを無害化処理する第1工程に続
    き、該アルカリ及び粉末状の2価鉄塩を添加した排ガス
    中のダストを集塵する第2工程を有するとともに、前記
    集塵ダストに対して、水を加えた後、攪拌・加熱する第
    3工程とを有することを特徴とする排ガス及び集塵ダス
    トの処理方法。
  4. 【請求項4】 処理炉からの排ガス中にアルカリを噴霧
    し、排ガス中の酸性ガスを無害化処理する第1工程に続
    き、該アルカリ及び粉末状の2価鉄塩を添加した排ガス
    中のダストを集塵する第2工程を有するとともに、前記
    集塵ダストに対して、水及び酸を加えた後、攪拌・加熱
    する第3工程とを有することを特徴とする排ガス及び集
    塵ダストの処理方法。
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