灰の洗浄処理方法

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【発明の名称】	灰の洗浄処理方法
【発明者】	【氏名】中川健一【氏名】大崎功三
【要約】	【課題】焼却灰から粗粒子と微粒子を速やかに分離し、また、微粒子には充分に時間と適当な攪拌を与えて脱塩作用を完結させる灰の洗浄処理方法を提供する。【解決手段】２段以上の複数の機械式湿式分級機を直列に設置し、前段の分級機に焼却灰を入れ後段の分級機に洗浄水を加えて洗浄脱水作用と粒子分級作用をしながら、焼却灰は前段から後段へ水は後段から前段へ向流的に接触移動させ、粗粒の焼却灰は後段から系外に取り出し、微粒の焼却灰を含んだ洗浄液は前段から取り出し、その後、洗浄液と微粒とを分離させ脱塩された焼却灰と含塩洗浄液を得るようにする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】焼却炉の炉床から排出される焼却灰、および／または焼却炉排ガスの集塵飛灰を焼却灰に混合した混合灰を水洗処理するに際し、機械式湿式分級機を用いて、該分級機に洗浄水を加えて洗浄脱水作用と粒子分級作用を行わせ、脱水された粗粒の灰成分と、洗浄水中に含まれる微粒の灰成分とに分級して取り出し、次に、微粒の灰成分を含む洗浄液を攪拌槽と濾過機とを用いて微粒の灰成分と洗浄濾液とに分離することを特徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項２】前記機械式湿式分級機を複数個を直列に設置し、前段の分級機に焼却灰および／または混合灰を入れ、後段の分級機に洗浄水を加え、焼却灰および／または混合灰を前段から後段の分級機へ移動させ、また洗浄水は後段から前段の分級機に移動させ、灰と洗浄水とを向流接触移動させて、脱水された粗粒の灰成分を後段の分級機から取り出し、微粒の灰成分を含んだ洗浄水を前段の分級機から取り出すことを特徴とする請求項１記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項３】前記分級機に攪拌槽とに亘って微粒の灰成分を含む洗浄液を循環させるスラリーポンプを付設し、微粒の灰成分を含んだスラリー洗浄液を分級機と攪拌槽とを循環させつつスラリー洗浄液の一部を濾過機に導き、微粒の灰成分と洗浄濾液に分離することを特徴とする請求項１または２記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項４】前記濾過機で脱水した微粒の灰成分を水で母液水洗し、その水洗液を前記後段の分級機の洗浄水として利用することを特徴とする請求項２または３記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項５】前記濾過機で脱水した微粒の灰成分を後段の分級機から出る水洗液で母液水洗し、その水洗濾液を前段の分級機に入れることを特徴とする請求項２または３記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項６】前記攪拌槽のスラリー洗浄液と燃焼排ガスを気液接触させて排ガス中の酸性ガスを吸収させることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項７】前記攪拌槽の液を８０℃から沸点よりも低い温度の範囲で加温することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項８】前記攪拌槽と前記濾過機の中間に飛灰を水洗する飛灰水洗槽を設け、焼却灰および／または混合灰のスラリー洗浄液を飛灰水洗槽を経由して濾過機に入れ、また、飛灰を飛灰水洗槽に入れて洗浄濾過処理する請求項１～７のいずれかに記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項９】焼却炉、ガス化溶融炉、灰溶融炉などから排出される排ガス集塵飛灰、および／またはセメントキルンからのバイパスダストを飛灰水洗槽に投入し、該飛灰水洗槽のスラリー液を８０℃から沸点よりも低い温度の範囲で加温し、前記飛灰水洗槽のスラリー液の一部を抜き出し、冷却器で冷却した後に真空濾過機に導入することを特徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項１０】前記冷却器として熱交換器が用いられ、前記真空濾過機により得られる脱水ケーキを母液水洗し、その水洗液を前記熱交換器に通し前記スラリー液の一部と熱交換して加温し、前記飛灰水洗槽に導入することを特徴とする請求項９記載の灰の洗浄処理方法。
【請求項１１】焼却炉、ガス化溶融炉、灰溶融炉などから排出される排ガス集塵飛灰、および／またはセメントキルンからのバイパスダストを飛灰水洗槽に投入して攪拌・水洗処理し、含まれる塩類を溶出せしめ、残った固形分を濾過分離するに際し、飛灰水洗槽から槽内スラリー液を抜き出し、沈降槽でスラリーを濃縮した後に濾過し、沈降槽の上部液は、液中に含まれる懸濁微粒子を除去し、再び飛灰水洗槽に戻すことを特徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項１２】焼却炉、ガス化溶融炉、灰溶融炉などから排出される排ガス集塵飛灰、および／またはセメントキルンからのバイパスダストを請求項８記載の飛灰水洗槽に投入し、攪拌・水洗処理し、含まれる塩類を溶出せしめ、残った固形分を濾過分離するに際し、飛灰水洗槽から槽内スラリー液を抜き出し、沈降槽でスラリーを濃縮した後に濾過し、沈降槽の上部液は、液中に含まれる懸濁微粒子を除去し、再び飛灰水洗槽に戻すことを特徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項１３】請求項１１または請求項１２の灰の洗浄処理方法において、沈降槽の上部液中に含まれる懸濁微粒子を凝集沈降槽で凝集沈降してスラッジとして除去するか、または清澄濾過機により濾過助剤と共に濾過ケーキとして除去する灰の洗浄処理方法。
【請求項１４】前記請求項１～１３のいずれかに記載の灰の洗浄方法において、得られる塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムの３種の塩を主として含有する微粒の灰成分を含む洗浄濾液に、ナトリウムの炭酸塩あるいは硫酸塩、またはカリウムの炭酸塩あるいは硫酸塩のうち、一の塩を反応当量加えて複分解反応させ、固体として生成したカルシウムの炭酸塩または硫酸塩を濾別して、塩化カリウム及び塩化ナトリウムの２種の塩よりなる洗浄濾液を得ることを特徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項１５】請求項１４記載の複分解反応において、その反応液の一部を抜き出して燃焼排ガスと気液接触させ、ｐＨを６以下として複分解反応槽内に循環し、さらに前記微粒の灰成分を含む洗浄濾液のアルカリ分に対して、なお不足する酸をｐＨ調節計の指示にしたがい、硫酸、塩酸等の酸で補ってｐＨを９前後に調整し、前記洗浄濾液中の鉛を難溶解性の塩基性重炭酸鉛とし、また前記カルシウムの炭酸塩または硫酸塩と共に濾別し、灰の洗浄濾液に含まれる鉛を除去する灰の洗浄処理方法。
【請求項１６】請求項１４または１５記載の灰の洗浄処理方法において、複分解反応終了後のスラリーを濾過機で濾過し、その固形分を分離すると共に、濾液を沈降槽に導いて沈降分離し、その沈降スラッジを飛灰洗浄槽または沈降槽に戻し、また、前記沈降槽の清澄液は別途液処理系統にて処理する灰の洗浄処理方法。
【請求項１７】請求項１３記載の重金属を含むスラッジまたは濾過ケーキを塩酸などの酸で処理して溶解重金属液と不溶性残渣とに濾過分離し、濾液にアルカリを添加してアルカリ性にして重金属の水酸化物として濾過分離する工程において、溶解槽と濾液貯槽を複数基設けてバッチ運転とし、１台の濾過機にて交互に濾別処理し、重金属を処理することを特徴とする灰の洗浄処理方法。
【請求項１８】請求項１７の灰の洗浄処理方法において、請求項１６記載の濾過機から得られる濾液を凝集沈降槽に導いて凝集沈殿した沈降スラッジ、および／または前記凝集沈降槽の上澄液を清澄濾過して得られる沈降スラッジも合わせて処理する灰の洗浄処理方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉から排出される焼却灰を好適に水洗処理する方法、および各種炉から排出される排ガス集塵飛灰、セメントキルンのバイパスダストを好適に水洗処理する方法に関するものであり、併せて生成する洗浄濾液を適切に処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】ごみの焼却炉からは、炉床からの焼却灰と燃焼排ガスの集塵飛灰が発生するが、後者は特別管理一般廃棄物として何らかの無害化処理をして管理型処分場で埋め立て処理されなければならない。一方、前者は一般廃棄物として管理型処分場にそのまま埋め立て処分されている。
【０００３】しかし、近年最終埋め立て処分場の残余容量が減少し、特に首都圏では枯渇して余裕が殆ど無くなり、何らかの別の処理処分法が種々検討されている。
【０００４】その一つとして灰の溶融処理があるが、それも熔融スラグの用途に限度があり、やむなく埋め立て処理されており、また灰の溶融処理において発生する熔融飛灰の再処理の問題が出るため最適な方法とは言い難いのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、焼却灰、飛灰を充分に脱塩処理をして、セメント原料としてキルンに投入することが出来れば最も合理的な灰の洗浄処理方法ということができる。
【０００６】現在、飛灰は一部のセメント工場で脱塩してセメント原料に使用され始めているが、炉床からの主灰である焼却灰は脱塩操作が難しいので、そのまま投入量を限定してセメントキルンに投入している。したがって、焼却灰を好適に脱塩できれば、量を限定されることなくキルンに投入し利用することができる。
【０００７】焼却灰をセメント原料に大量に使用出来る方法と、あわせて飛灰を経済的にしかも無排水で処理すること、さらにセメントキルンで発生する塩素バイパス法の発生ダストも合わせて処理すること等、セメント工場で焼却灰の関連を一括処理する好適な方法が必要である。
【０００８】さらに、現在主として中小の焼却炉から発生する焼却灰と飛灰の混合灰の処理、また部分的に発生する熔融飛灰の処理もあわせて可能にする方法の提供が望まれている。
【０００９】灰の発生量は、通常ごみの１０％程度で、ストーカー炉では焼却灰の量は９に対して飛灰の量は１と云われている。しかし塩酸ガス除去のために石灰を吹き込むので飛灰の量が増えるし、流動床炉では飛灰の方が焼却灰よりも多いので、平均すると飛灰に対して焼却灰は５～６倍程度の割合で発生していると云われている。
【００１０】各焼却炉によりばらつきが多いものの、焼却灰には平均１．５％程度の塩素が含まれていると推定して、これを水洗処理すると焼却灰中の塩素の約５０％、酸洗いをすると８０％以上の塩素分を除去できることが知られている。
【００１１】しかし、これにより発生する重金属を含む塩濃度の薄い大量の廃液の処理に重大な問題があり、この解決が出来ないために、この方式がいまだに実施され難い状態にある。
【００１２】仮に10トン／ｈの焼却灰を、焼却灰トンあたり３トンの水で洗浄するとすれば、浮遊微粒子を含み塩素濃度が０．４２％で、しかもＰｂ、Ｚｎ、Ｃｄなどの有害な重金属類を含んだ３０トン／ｈの大量のしかもｐＨが１２．５以上あるアルカリ排水の処理が問題であり、工場では無害化排水処理をしても塩類を含む廃液であるために容易に排水する事が出来ず、最終的には莫大なエネルギーを投入して廃液を濃縮し塩を回収し、重金属も系外に取り出すリサイクル方式をとらねばならぬことなる。
【００１３】したがって、焼却灰を水洗脱塩処理しセメント原料化を経済的に行なうためには、廃液量をいかに少なくして好適に脱塩洗浄が出来るかということにかかっている。
【００１４】一般的に、焼却灰の洗浄について考えられる従来の方法を図1に示す。第1の攪拌槽Ａ１に焼却灰と水を加えて適当な時間攪拌洗浄して塩分を溶出させ、第1の濾過機Ｂ１に移送して洗浄液を系外に取り出し、洗浄済み固体を次の第２の攪拌槽Ａ２に投入して、清水を加えて同伴母液を洗浄し、次の第２の濾過機Ｂ２により脱塩焼却灰と洗浄液に分離して洗浄液は第1の攪拌槽Ａ１に戻すようにしている。
【００１５】この際問題になるのは、第1の攪拌槽Ａ１内で充分な固液接触ができる固液比が必要である。炉の形式とごみの種類により様々な粒度分布の焼却灰があるために一様には云えないが、平均的には固体の３倍量の液を要することになり、これが洗浄廃液となる。
【００１６】その洗浄廃液の減少のための対応策として、図１に実線で示すように、第1の濾過機Ｂ１からの脱水廃液をバイパス管Ｃで第1の攪拌槽Ａ１に戻すことにより適当なスラリー濃度を保持することができる。
【００１７】しかし、焼却灰は荒い粉粒体とはいえ、１００ミクロン以下の微粉も１０％程度は含んでいて、しかも微粒子に殆どの塩分が含まれているので、微粉には十分な液中滞留時間と混合攪拌作用が必要である。一方、焼却灰中の粗粒成分は、ゆっくりした攪拌と短時間の滞留時間で十分である。これを微粒成分からの脱塩作業に合わせて、十分な液中滞留時間と混合攪拌作用を行う場合、攪拌槽Ａ１では、１０ミリ単位の荒い砂状のものを含んでいるので、その沈降防止のために、本来の溶出作用以上の強力攪拌が必要であり、動力の損失と攪拌羽根などの磨耗の原因ともなる。そのために、攪拌槽Ａ１においては、焼却灰の粗粒成分と微粒成分とは別々に攪拌したいものである。
【００１８】ただ、攪拌槽Ａ１において、機械攪拌が可能な粒径はほぼ２、３ミリから５ミリ程度のものである。焼却灰をこのような粒径の成分にまで篩い分けるには、湿った原材料のままでは行えない。つまり、湿ったままの原材料では２、３ミリから５ミリ程度のものは篩いの目詰まりを起こす。湿った原材料の篩い分けが可能な粒径は１０ミリ程度である。従って、２、３ミリから５ミリ程度のものを篩い分けるには、一旦焼却灰を乾燥して分別可能な粒径にしなければならず、篩い分け作業が煩雑となる。できれば湿った原材料のままで、好ましくは１０ミリ程度の灰も含めて洗浄処理したいものである。
【００１９】さらに、第１の濾過機Ｂ１で固液分離した固体側の付着水分の多寡が次工程の第２の攪拌槽Ａ２の水洗液量に大きく影響する。５ミリから数十ミクロンの広範囲な粒度分布を持つスラリーの濾過作業は、沈降、機械的磨耗等では困難であり、現実的には簡単な自重による重力式脱水方式とならざるを得ず、そのため脱水率が悪くなる。
【００２０】また、脱水率による残存保持水分は粗粒子中の微粒子の存否に影響することが極めて大きい。つまり砂（粗粒）のように粒子が揃っていると水切りがよく、粘土（微粒）が混ざった砂（粗粒）は水切りが悪いことは日常的にも経験することである。
【００２１】したがって、管Ｃのようなバイパス路を設け、洗浄液を還流して洗浄液量を少なくしようとしても、次工程の第２の攪拌槽Ａ２に塩を含んだ付着母液を多量に持ち込めば、母液洗浄水を多く要することとなり、また、第２の濾過機Ｂ２では、広範囲な粒度分布を持つスラリーであるため、その抜き出し液量を少なくすることが出来ない。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決して、塩濃度の高い洗浄廃液を効率よく得ることが出来て、経済的成立が可能な灰の洗浄処理方法を提供しようとするものである。そのために以下の３項目が可能な方法であればよい。
1)粗粒から微粒まで広範囲な粒度分布を有する焼却灰から、粗粒子と微粒子を速やかに分離する。
2)微粒子には充分な塩溶出時間と充分な混合攪拌作用を与えて脱塩作用を完結させる。
3)微粒子分を除いた粗粒子部分は自重脱水しながら速やかに取り出す。
【００２３】以上の３点を満足するために次の様な方法を図により説明する。
＜機械的湿式分級機の適用＞図２（ａ）（ｂ）において、１aおよび１ｂは機械的湿式分級機の一種でスパイラル分級機を表わし、同分級機は断面が半月形の傾斜樋Ａ内に、スクリューコンベヤーＣを置いたごとき装置で、通称エーキンス分級機と称される。前段の分級機１ａと後段の分級機１ｂとは直列に設置される。
【００２４】前段の分級機１aに焼却灰を投入し、後段の分級機１ｂより戻る液（溢流水）により緩やかな攪拌と粒子分級作用を行ない、微粒子を伴ったオーバーフロー液は、下部に設けた第１の攪拌槽２で受け取り、十分な攪拌と滞留時間を与えて脱塩作用を完了させ、次に後続の濾過機４により脱水し、脱水５された微粒灰は脱水ケーキとして取り出し、廃液は濾過機４より管６によって取り出す。
【００２５】前段の分級機１ａよりの粗粒は傾斜スクリュウコンベア―で掻き揚げながら自然脱水し、次の後段の分級機１ｂに供給され、ここで加えられた清水により同伴母液を洗浄して、同じく傾斜スクリュウコンベア―で掻き揚げながら自然脱水し、脱水７された粗粒脱塩灰は系外に取り出す。
【００２６】この際、洗浄液が最小流量で分級機内を通過するため、分級機能が不完全な場合がある。最小流量でさらに分級機能を良好に調節するためには、分級機１ａの下部に位置する液貯め部分の供給液量の調節が必要である。そのため、攪拌槽２に液量調節用の循環ポンプ３を設けて、分級機１aに適当量の液循環を行わせ、所望の分級効果を与える方式にすることもできる。
【００２７】以上により、前段の分級機１aで上記条件（１）を満足させ、攪拌槽２と循環ポンプ３により上記条件（２）を、分級機１ａおよび分級機１ｂによって条件（３）を満たすことができる。また、機械的湿式分級機を使用することによって１０ミリ程度の焼却灰が入っても何ら支障がなく、原料も乾燥しないで篩にかけてセメントキルンに投入することができるので、設備が簡単になり、かつ乾燥経費も不要となる。すなわち、微粒脱塩灰（脱水ケーキ）と粗粒脱塩灰はそのままセメントキルンに投入され、洗浄廃液は別途処理される。
【００２８】本方法によると、在来法では磨耗の激しい攪拌槽が微細粒子のみとなって、安心して攪拌が出来、しかも十分な攪拌が不要な粗粒部分や、付着液と清水交換の洗浄は何れも分級機下部槽内のスクリュウＣによる緩やかな攪拌で充分であり、磨耗の心配もなく、攪拌と固液分離分級作用が同時に出来て極めて効果的である。
【００２９】このような操作で粗粒脱塩灰は微細粒子の除去により附着水分も場合によると半分以下にすることが出来、セメントキルンに投入する際の乾燥機の設備、燃料費共に経済的である。また、微粒脱塩灰（脱水ケーキ）の量は焼却灰全体の１０～３０％程度であるが、濾過機４により機械的に脱水されるので、その水分は随分少なくなり、両者あわせてさらに経済的である。
【００３０】本発明において、機械的湿式分級機１ａ、１ｂは、図２（ｂ）に示すように、傾斜した底面を持つ槽Ａと、槽下部の液貯め部Ｂと、集泥排出のための機構部Ｃとからなるものであればよく、これを満足する分級機としては、スクリュウ方式のエーキンス以外にレーキ式、ドラグ式、傾斜回転円筒型のハージング式など何種類かあり、スクリュウ方式に限定されるものではない。
【００３１】さらに、焼却灰の脱塩効果を上げるために酸を加えて塩の溶出を促進する方法も知られているが、この方法を適用する場合には、分級機１ａあるいは洗浄攪拌槽２にｐHを調整しながら酸を入れることができる。
【００３２】さらに、焼却灰の脱塩効果の向上と、洗浄水の流量を減少させ塩濃度の高い洗浄濾液を得るように性能を上げるために次の図３に示す方式を採用することができる。
【００３３】図３の方式は、図２の方式に比べて、機械的湿式分級機を３段直列に設置し、濾過機４の後流に水洗機８を設け、この水洗機８からの排水を機械的湿式分級機に還流する方式である。つまり、図２の方式に対して、微粒部の濾過機４の後に水洗機８を設けてケーキ洗浄工程を実行し、水洗機８によってケーキの母液を水で洗浄して一段と塩分を少なくし、その洗浄済み液を分級機の洗浄水として使用することにより、全体の洗浄廃液を増加することなく脱塩率の高い微粒脱塩灰（濾過ケーキ）を得るようにしたものである。
【００３４】さらに、粗粒灰の付着塩分を減少させるためと、さらに高濃度洗浄廃液を得るために、機械的湿式分級機分級機１ｂの後流にさらに機械的湿式分級機１ｃを設置する多段洗浄方式を採用し、水洗機８からの排水を３段目の分級機１ｃに還流するようにすれば、［図２］方式の性能をより高めることができる。
【００３５】ここで、焼却灰10トン／ｈ処理の場合を考える。一般に焼却灰は燃え殻や金属などを含むため粗大なものは予め篩い分け、また、鉄分はマグネットセパレーターで取り除き、残部は10ミリ以下約7トンを処理してセメント原料に供する計画とする。塩分は塩素として1.5％とし、最大溶出量を実験値85％（約９０ｋｇ／ｈ）をベースとすると、[図２]方式では溶出回収液量５トン、塩濃度は塩素分として１．６７％、溶出効果は（85％に対して）93％である。一方、同様な条件で、[図３]方式では、溶出回収液量３トン、塩濃度２．９３％、溶出効果は９７．７％を示し、[図３]方式の方が塩濃度と回収率が共に高い値を示す。セメント製造工場においてはクリンカーの製造量が決まっているため、処理する焼却灰の量から要求される脱塩性能も決まってくるので、本方式によればフレキシブルな対応が可能となる。
【００３６】また、焼却灰の引き取り処理費から考えても、無排水とするために、この程度の水分蒸発量は経済的採算ベースに充分にのることになる。したがって、本方式は、在来法として考えられる[図１]の方式に比較して極めて少ない洗浄液量で処理できることが分かる。
【００３７】また、［図３］方式と同じような性能を得るための別方式として[図４]の方式を提供することができる。［図４］の方式は、図３の方式に対して２段の機械的湿式分級機１ａ，１ｂを直列に設置し、附着液を水洗するための後段１ｂの分級機１ｂのオーバーフロー液（溢流液）を濾過工程４の後工程である水洗工程８の水洗液として利用し、さらに、その水洗機８からの排水を脱塩分級機１ａ（あるいは攪拌槽２）に入れるようにしたものである。本方式は次に説明するその他の灰を合わせて処理する場合に極めて有利になる方法である。
【００３８】＜CO₂吸収および加温による焼却灰の脱塩促進＞次に、焼却灰の塩分は飛灰に比べて少なく、飛灰の１／１０程度で、しかも粒度の荒い側には塩分は少なく大部分が微細粒子側に存在している。飛灰の塩分は水に溶けやすいが、焼却灰の塩分は水には溶け難く、大凡５０～６０％程度の溶出率である。これは、焼却灰が炉内で生成されたカルシウムクロロアルミネートが水に接してできる所謂フリーデル氏塩３CaO・Al２O₃・CaCl₂の溶解性の悪さに起因するようである。酸を加えて上記したフリーデル塩のCaO部を外せば、複塩の構造が破壊されて溶けることが知られている。酸は硫酸、塩酸等の鉱酸でなくともよいわけで、燃焼排ガス中のCO₂を加えて次の反応によりCaOをCa[HCO₃]₂として可溶化し、複塩の構造破壊をしてもよいわけである。
CaO+CO₂+H₂O= Ca[HCO₃]₂【００３９】鉱酸は高価であり特に効果的な塩酸は経済性からも問題があり、危険物でもあり取り扱いに注意を要し、さらに硫酸カルシウム、塩化カルシウム等を複製する。これに対して、CO₂は炭酸カルシウム、重炭酸カルシウムが生成されてセメントキルンに戻っても無害な原料の一部となる。従って、CO₂が含まれる燃焼排ガスを利用して焼却灰の脱塩を促進することが最も経済的な方法である。
【００４０】図４に示すように、攪拌槽２からスラリー循環ポンプ３によって微粒スラリーをガス吸収塔１０に移送し、ガス吸収塔１０に送られた燃焼排ガスと気液接触させて上記反応を進行させる。CO₂の吸収が過剰になってｐHが下がると重金属の溶出が始まり好ましくない。また、ｐＨが高すぎても必要な反応が進行しないことと、槽内に不溶性のCaCO₃が生成し、ガス吸収塔１０の内面やポンプ配管内に強固なスケールを析出して運転不能になる恐れがある。そこで、ｐHを９前後に調節しながらスケールの発生には十分注意して運転するようにする。ｐH９前後ではバッファがよく効くので、比較的ｐHの調整がやり良い。スケール発生の可能性を考慮して、循環液量を一定としてガス量をｐH調整計に連動させるよう循環ポンプ３の運転を制御するのがよい。
【００４１】また、焼却灰の微粒スラリーをほぼ９０℃に加温することにより、フリーデル氏塩の複塩が構造破壊されて溶解することが知られている。したがって、酸溶解によらずとも焼却灰の微粒スラリーを、例えば水蒸気加熱によって８０℃から沸点よりも低い温度の範囲、つまり大気圧で８０℃～１００℃、好ましくは９０～９５℃に保つことでも塩の溶出率を向上させることができる。さらに、微粒スラリーを高温の燃焼排ガスと接触させ、CO₂を吸収させると共に加温し、さらに水蒸気吹き込みにより８０℃から沸点よりも低い温度の範囲、つまり大気圧で８０℃～１００℃、好ましくは９０～９５℃に保つことにより、溶出率の向上を高めることもできる。つまり、燃焼排ガスを、脱塩促進のために、酸の供給源として、また、熱エネルギー源として利用することができる。
【００４２】＜混合灰の処理＞次に、多くの焼却場においては、色々な理由で焼却灰と飛灰を分別せずに混合灰として排出しているが、その場合ダイオキシンを多く含有しているため、混合灰が特別管理廃棄物の対象になっている。特に、小形焼却炉を有する自治体は混合灰の処理に困っているのが現状である。
【００４３】前述したように、混合灰の効果的な処理方法は今まで見出されていないが、混合灰を［図２］方式から［図４］方式のいずれの洗浄処理設備においても、前段の機械的湿式分級機１ａに焼却灰と共に投入することにより処理が可能になる。投入された混合灰は、分級機１ａで焼却灰と飛灰に自動的に分別され、つまり焼却灰の粗粒成分と微粒成分とが分別され、微粒成分は同じく微粒な飛灰と共に洗浄液中に含まれることになる。そして、塩と重金属の多い飛灰部は速やかに攪拌槽２に移行して充分に脱塩され、さらに後述するように、［図５］の方式を採用する場合には第２の攪拌槽２ｂにおいて完全に脱塩処理できる。また、混合灰からの焼却灰部は焼却灰からの粗粒部と共に排出処理され何ら問題が起こらない。
【００４４】ただ、洗浄中の塩濃度を考慮した場合、処理する灰の均質化を図るため、間歇的に少量持ち込まれる混合灰は一旦溜めて、一定量を連続的に焼却灰に混ぜて供給するのが好ましい。
【００４５】このように、今まで混合灰の湿式処理は経済的に困難であったが、本発明は小形焼却場に対しても好都合な方法を提供することとなる。
【００４６】＜飛灰の処理＞次に、焼却場においては炉床からの焼却灰と共に燃焼排ガスから飛灰も発生する。飛灰は通常セメント固化され埋め立て処分されるが、焼却灰と飛灰の両者を同時に適正処理できる方法があれば、それが最も望ましい。
【００４７】ストーカー炉と流動床炉により両者の発生量比は異なるものの、平均的には飛灰1トンに対して焼却灰が略５トン出るとし、また焼却灰から粗大物を除去して水洗可能な焼却灰の量が４トンになるとして、焼却灰及び飛灰を共に洗浄処理する方法を［図５］の方式により説明する。
【００４８】前方式の［図４］方式では、分級機１ａで焼却灰を洗浄した洗浄液（溢流スラリー）を攪拌槽２aで攪拌した後、濾過機４で濾過するようにしているが、［図５］方式では、攪拌槽２ａで攪拌した後、溢流する後流側に飛灰洗浄のための第２の攪拌槽２ｂを設け、ここに第１の攪拌槽２aの溢流洗浄液を供給すると共に粉状の飛灰を加えて攪拌し、飛灰の塩類を溶出して、これらを濾過機４で焼却灰の微粒と共に濾過し、ケーキ水洗工程８を経て取り出し、セメントキルンに供給するようにしている。一方、濾液は濾過工程６から取り出される。つまり、図４の中で、飛灰水洗槽（第２の攪拌層２ｂ）を攪拌槽２aと濾過機４の間に設けることで成り立つ。また、［図５］方式では、水洗機８からの排水を第１の攪拌槽２ａに入れるようにして洗浄液の低減するようにしている。
【００４９】この［図５］方式の利点は、焼却灰、飛灰を別々に水洗するのではなく、共通に洗浄脱塩処理して、濾過、ケーキ水洗も同時に処理をする点にある。したがって、全体として水洗廃液を少なくして塩の濃度を高くすることができる。
【００５０】また、次なる利点は、混合スラリーの濾過性が著しく改良されることである。飛灰は平均２０ミクロンで１０ミクロン以下も１０～１５％もある極微細な粉体からなるもので、そのスラリーは連続濾過、例えばベルトフィルターの使用を難しくしているが、焼却灰の分級された微粒が混合されることにより濾過性が改善される。焼却灰の分級された微粒は平均１００ミクロン程度の粒子径で丁度濾過助剤的な役割を果たし、著しく濾過性を良くしベルトフィルターの使用を可能と成し、かつ脱水率も上がる。
【００５１】したがって、水洗効果も良くなるから水洗水量も減少させることができ、最終的に濃度の高い洗浄液を回収することが可能となる。また、焼却灰の分級点の調節を行なうことにより濾過性の最適条件を設定することもでき、投入される灰の条件にあった運転ができるようになる。以上のように、単に第２の攪拌槽２ｂを新設するだけで効果的に飛灰の処理も可能となる。
【００５２】また、第２の攪拌槽２ｂの操作温度を例えばスチームの吹込みにより、８０℃から沸点よりも低い温度の範囲、つまり大気圧で８０℃～１００℃、好ましくは９０℃～９５℃に保持することにより、焼却灰の微粒部および飛灰の脱塩を促進することができることは前述したが、この加温操作を採用した［図６］方式も提供することができる。
【００５３】［図６］方式は、第２の攪拌槽２ｂにスチームの吹込みにより、８０℃から沸点よりも低い温度の範囲、つまり大気圧で８０℃～１００℃、好ましくは９０～９５℃に保持し、焼却灰の微粒部および飛灰の脱塩を促進するようにしたものである。その際、攪拌槽２ｂから溢流するスラリーの一部を抜き出し、後流の濾過機４に入れる前に、冷却器（熱交換器９）で例えば５５℃にまで冷却すると、その温度に対応する水蒸気圧が１２０ミリ水銀柱となり、後続の濾過機４として真空式濾過機を採用する際に極めて適当なる圧力となり、連続濾過作業を行うことができる。この場合の冷却器として熱交換器９を用い、分級機１ｂから第１の攪拌槽１ａに流れる溢流水と熱交換させれば、第１の攪拌槽１ａの脱塩促進用の熱エネルギーとしても有効利用できる。
【００５４】＜溶融炉飛灰の処理＞近年、各地で焼却灰の溶融炉が稼動しているが、そこから発生する溶融炉飛灰は高濃度の重金属とKClを主成分とする塩類を含むものであるが、その処置が新たな問題になってきている。
【００５５】焼却灰だけを溶融する場合の溶融炉飛灰は、無機質の飛散灰が主であり、塩類と重金属は比較的少なく、それを再度熔融炉に戻すと、溶融炉設備系内の閉塞障害などを招くため、炉に戻すことが出来ず、また重金属も濃度が薄いために山元還元が難しい。
【００５６】一方、飛灰単独あるいは混合灰熔融の場合の溶融炉飛灰は、KClの濃度が極めて高く、これに重金属が混ざっており、無機質の配分は少ないものの、塩類が多いために、やはり山元還元がしにくいのが現状である。
【００５７】そこで、いずれにしろ、図５、図６に示す攪拌槽２ｂに溶融炉飛灰を定量的に投入することにより、無機質分はセメント原料に、塩類は精製して回収することが出来、重金属は山元還元するか、あるいは別の処理をすることも可能である。
【００５８】＜セメントキルン・バイパスダストの処理＞セメント焼成キルンでは、原料および燃料から持ち込まれる塩素、アルカリ、イオウなどの揮発成分は、キルンプレヒーター内で循環することにより濃縮され、低融点物質の形成により循環閉塞を起こすので、これを防止するために、塩素バイパスシステムによりバイパスダストとして系外に低融点揮発物質を取り出している。
【００５９】バイパスダストの成分は各キルンで差があるが、主たるものはKClを主とする塩類と、Pbを主とする重金属、それにキルン原料やセメントクリンカーの一部CaO、CaCO₃、CaSO₄、C₂Sなどが微粉としてバグフィルターにより連続的に取り出されている。
【００６０】セメント工場では、このバイパスダストの処理をしなければならないが、現在ではセメントクリンカーに混合することも行なわれている。しかし、セメントに再び塩類を戻すのはセメントの品質の面からも極めて不合理である。また、図５または図６の飛灰洗浄槽（第２の攪拌槽２ｂ）で同時処理すれば脱塩処理は出来ても、Pbを主とする低沸点揮発性重金属が灰と共に再びキルンに戻り、系内を循環濃縮することになるので、これも好ましくない。
【００６１】そこで、バイパスダストを効果的に処理できる方式を次に説明する。図７-１において、攪拌槽２（図５及び図６の方式では第２攪拌槽２ｂに相当する攪拌槽）にバイパスダストなどの各種飛灰を連続的に供給し、飛灰と同時洗浄をする。攪拌槽２からのスラリーは、一旦沈降槽１２に供給し、濃縮したスラリーは下部から抜き出し、濾過機４、及びケーキを水洗する水洗機８を経てケーキとしてキルンへ供給する。
【００６２】一方、沈降槽１２内において、極微粒子は沈降できずに懸濁状態を呈する。それは、塩化重金属が水と反応して水酸化メタルを生成し、これがアルカリ性のため溶解度が極めて小さく、したがって極めて微小な粒子でコロイド的になり沈降することなく懸濁することになる。一部の微粒灰成分も供給液量と沈降槽１２の断面積により同じ現象を示す。これらのコロイド的微粒子は沈降性が無いため液と同じ挙動をする。
【００６３】したがって、沈降槽１２の下部抜き出し液量とオーバーフロー液量の比で極微粒子は分配されることになる。そこで、沈降槽１２の後流に凝集剤混合槽１３と第２の沈降槽１４を設け、第1の沈降槽１２からのオーバーフロー液を凝集剤混合槽１３に供給するようにする。オーバーフロー液は凝集剤混合槽１３ではフロック状となり、沈降速度が速くなって第２の沈降槽１４で凝集微粒子と液とに分離する。そして、微粒子の無くなった液は再度攪拌槽２に戻るようにする。凝集微粒子は、フィルタープレス等で脱水して凝集スラッジとして山元還元、あるいはセメントクリンカーに混合処理することが考えられる。
【００６４】一例として、沈降槽１２の上下の流量比を５とすると、８３％の重金属が凝集スラッジとして系外に抜き出され、残り17％は濾過ケーキとして再びキルンに戻ることになる。
【００６５】さらに、本方式の大きな利点は、極微粒子を事前除去できるためにフィルターの濾過性能を大きく向上させることができることである。この極微粒子が粒子間の空間に入り、濾布の目詰まりを起こし濾過性の悪化の最大原因となるので、これを除去することにより、連続濾過機の採用が可能となる。
【００６６】上記の例のように、オーバーフロー液と濾過液との比を５とした場合、濾過機４の通過液中の極微粒子濃度は微粒子の除去により５分の１になり、濾過性能が改良されることになる。本発明は、このような操作をすることにより、重金属のキルンへの再循環の防止と、フィルターの目詰まりを防いで、連続濾過できるという二つの利点を生む。この［図７-1］の方式は、［図２］方式から［図６］方式に組合わせて使用できる他、各種飛灰単独の洗浄処理方式としても適用できる。
【００６７】また、本発明では、図７-２に示すように、図７－１の凝集剤混合槽１３及び第２の沈降層４の代わりに、珪藻土などの濾過助剤を予めプレコートして連続的に削り落とす清澄濾過機１５を使うこともでき、清澄濾液は再び攪拌槽２に戻すようにしても［図７-1］方式と同様な効果が期待できる。
【００６８】［図７－1］方式及び［図７－2］方式において、スラリーの運転操作性を考えると、沈降槽１２内のスラリー濃度は経験上２０％以下が適正である。すなわち、飛灰１に対して５倍以上の水量が必要である。飛灰１トン／ｈの処理を考えると、攪拌槽２からの抜き出しとしてスラリー操作性の最小液量５トン／ｈの３倍すなわち１５トン／ｈに設定すれば、槽内スラリー濃度も６％程度となり、水洗攪拌作用と、沈降槽の干渉沈降性から考えても良好な運転範囲と思われる。
【００６９】このように、槽内スラリー濃度は最小限度の０．３倍程度となるので薄い場合は問題なく、また濾過機４への沈降槽１２の抜き出し液量を２トン／ｈとすれば、重金属は約８５％が系外に抜き出され、また極微粒子濃度も格段に少なくなる。
【００７０】したがって、攪拌槽２では、色々な微粒子を生成する原因物質の洗浄も可能となる。すなわち、酸性廃液の石灰中和で生じた塩や重金属を含んだ石膏スラッジも、攪拌槽２に投入して塩を洗いキルンに投入することもできる。濾過性が改善されるため、塩分および重金属を多く含むスラッジを投入して適正に濾過処理することも可能になる。当然、前述の焼却灰と飛灰の同時処理にも適応できる。
【００７１】以上のように、焼却灰、飛灰、セメントキルン・バイパスダスト、さらに溶融飛灰などを処理した液は、CaCl₂、NaCl、KCｌなどの塩類と、数十ｐｐｍ～数１００ｐｐｍ程度のPb,Zn，Cdなどの重金属、さらにフィルターからもれた１００ｐｐｍ前後の微粒子を含み、ｐH １２．５を越えるアルカリ性の液となる。この廃液を経済的に処理することも肝要である。
【００７２】＜排水の処理方法＞今までは、液処理について、規制値を満たす処理をして下水に排水する以外に、排煙脱硫装置の脱硫液との組み合わせ方法、硫酸による石膏と塩酸の回収方法、海水と作用して水酸化マグシウムを得る方式が知られている。本発明は脱塩回収液からできるだけ経済的にNaClとKCｌの生成塩を得る方法である。
【００７３】若干の微粒子をほぼ完全に除去し、同じく１００ｐｐｍ程度溶け込んでいる重金属も既存の技術を利用して取り除くことが可能である。問題点は塩類を生成品として経済的に回収できる方法の良し悪しにある。塩類は大部分がCa,Na,Kの3種類の塩化物であるが、これらから各々の分別回収は簡単に行かないので、分別容易なNa,Kの2種を残すため、予めCaを取り出し除去する方法が良い。
【００７４】そのために、新たな塩を作らずに、NaClかKClを生成させれば、どちらかの塩が増加するわけで塩の回収には好都合である。そのためにはNaかKの硫酸塩、あるいは炭酸塩を加えて次式のようにCaを不溶解性の石膏、または炭酸カルシウムとして濾過分離し、NaかKの塩化物に変化させることである。
【００７５】CaCl₂＋Na₂CO₃＝CaCO₃ ＋２NaClCaCl₂ ＋Na₂SO₄ ＋２H₂O＝CaSO₄・２H₂O＋２NaClCaCl₂+K₂CO₃=CaCO₃+2KClCaCl₂+K₂SO₄+2H₂O=CaSO₄・２H₂O+２KCl【００７６】そうすれば、NaClとKCｌとは相互溶解度の関係から蒸発濃縮晶析と冷却晶析とを繰り返すことで精度よく分離が出来、NaClはソーダ原料に、KCｌはカリ肥料として利用できる。
【００７７】［図８-1］方式及び［図８-2］方式は複分解反応を起こさせ、Caを不溶解性の石膏、または炭酸カルシウムとして濾過分離し、NaかKの塩化物に変化させる方式を示すものである。図２～図７に示す濾過機４からの排水を複分解反応槽１６に入れ、ここで炭酸ソーダ、硫酸ソーダ、炭酸カリ、硫酸カリなどの反応薬剤を投入して複分解反応を起こさせ、NaClかKClを生成させ、また、Caは不溶解性の石膏または炭酸カルシウムを生成させる。
【００７８】［図８-1］方式では、この複分解反応槽１６から濾過機４に導いて不溶解性の石膏または炭酸カルシウムを濾過分離する。濾液中のNaClかKClは、図１０-2に示すように、蒸発濃縮晶析と冷却晶析とを繰り返すことで精度よく分離が出来、NaClはソーダ原料に、KCｌはカリ肥料として利用できるようにしている。
【００７９】［図８-2］方式では、複分解反応槽１６から凝集剤混合槽１３ａ、凝集沈降槽１４ａを経て清澄濾過機１５ａで濾過されたNaCl及びKClを含む濾液に対して蒸発濃縮晶析と冷却晶析とを繰り返すことによりNaClはソーダ原料に、KCｌはカリ肥料として利用できるようにしている。
【００８０】CaCl₂の含有量の少ないケースでは炭酸カルシウムとしてセメント原料に、多い場合は石膏としてセメント製品に混合使用する。さらにNa塩を加えるか、K塩を加えるかは回収塩の引き取り事情や、各塩の組成割合により最も経済的な物を選定できる。
【００８１】複分解反応槽１６に投入する炭酸ソーダ、硫酸ソーダ、炭酸カリ、硫酸カリは何れも工業的には汎用されている工業薬品で結晶として容易に入手でき、単価も比較的安価な工業製品であるので反応薬剤としては使用しやすい。このようにして塩化物を２種にするために塩類の分離回収が極めて容易にできる。
【００８２】次に問題となる重金属ではPbとHgであるが、今回は鉛については既知であるアルカリとCO₂による塩基性炭酸鉛の低溶解度を利用し、水銀については、キレート樹脂によることにした。
【００８３】鉛など重金属の除去に関しては、図２～図７に示す濾過機４からの排水液に燃焼排ガスを気液接触させることにより、液の中和と高アルカリのために再溶解した鉛がｐH９前後で極めて難溶性の塩基性重炭酸塩を生成し、これを濾過することで鉛の除去が可能となることが知られている。ただ、Caイオンを含んだ排水に燃焼排ガスを吹き込み、ｐH９前後で運転を継続すると、炭酸ガス吸収塔１１やポンプ１８、配管の内部に炭酸カルシウムの強固なスケールが固結して運転不能になるおそれがある。これを避けるためには、ｐH６以下の運転をすれば固結の心配はなくなるが、鉛が溶けるので意味がない。
【００８４】そこで、［図８-１］の方式を採用すれば、炭酸ガス吸収塔１１におけるスケールの心配がなく鉛の除去が可能となる。すなわち、図８-1に示すように、２段階に考えて複分解反応槽１６の槽内液の一部を抜き出して気液接触槽１７から炭酸ガス吸収塔１１に入れてｐHを６以下にしてCa(HCO₃)₂として吸収し、これを複分解反応槽１６に戻すようにする。複分解反応槽１６内は炭酸のみでは所定のｐHに下がらないので不足分をｐH９前後になるように硫酸あるいは塩酸などの酸を加えてｐＨ調節することにより、複分解反応槽１６内でカルシウム分及び鉛分を析出させる。そうすると、炭酸ガス吸収塔１１におけるスケールの心配がなく、かつ鉛の除去処理も可能となる。ポンプ１８により炭酸ガス吸収塔１１と槽１７で充分にCO₂を吸収した液を反応槽１６内に一定量供給するだけで炭酸イオンが0.001モル／リッター程度は保てるので塩基性炭酸鉛を析出するのに充分である。
【００８５】さらに、上記したように、複分解反応槽１６に炭酸ナトリウム、あるいは硫酸ナトリウムを反応当量供給することにより、複分解反応槽１６で鉛の析出と、塩化カルシウムの塩化ナトリウム化が同時に可能となり、設備を簡単化させることができる。生成した鉛は微量のため、特に炭カル、石膏の濾過性に大きく影響を与えることはない。
【００８６】図８-１に示すように、複分解反応槽１６で生成した石膏は濾過機４ａにより脱水、さらに水洗機８ａによる水洗工程を経て取り出しクリンカーと混合し、濾液は連続濾過機４ａよりもれた微量の微粒子を含むため、図10-2に示すように、凝集沈降１３ａ，１４ａ、更に精密清澄濾過機１５ａを経て、水銀はキレート樹脂２１で除去し、必要ならば活性炭層２２を通して清澄濾液となし、貯槽２３に溜めて、その後、蒸発濃縮結晶と冷却晶析２４を繰り返し、品位の高いNaCl、KClを固液分離して製品として回収する。この際、凝集沈降槽１４ａで取り出された微量の凝集沈殿スラッジは、前工程で出たスラッジと共にフィルタープレスで濾過脱水し、山元還元、その他の対応をする。
【００８７】しかし、生成石膏や炭酸カルシウムの発生量が少ない場合は、小量の副生品を取り出しても経済的に意味がない。また、副生品が炭酸カルシウムの場合はキルンに戻すため、［図８-２］の方式のように設備を簡単化することができる。［図８-２］の方式は、複分解反応槽１６で副生した石膏等を、図８－１に示すような濾過機４ａを省略して、凝集剤混合槽１３ａ及び凝集沈降槽１４aにより濃縮・清澄させて沈降スラッジを得、また、沈降槽１４aの上澄液は、さらに精密清澄濾過機１５aにかけることにより、この辺りの設備が簡略化されることになる。
【００８８】また、図示しないが、複分解反応１６の終了後のスラリーを濾過機４ａで濾過し、その固形分を分離すると共に、濾液を沈降槽１４ａに導いて沈降分離し、その沈降スラッジを飛灰洗浄槽または沈降槽に戻し、また、沈降槽１４ａの清澄液は別途液処理系統にて処理することもできる。
【００８９】また、場合によると、熔融炉飛灰や他のセメント工場のバイパスダスト、あるいは重金属を大量に含んだスラッジを処理した場合は無視できない重金属の量となることがある。その場合に山元還元するときには出来るだけ不純物の少ない、成分濃度の高い重金属として取り出す必要がある。
【００９０】［図９］方式はこの場合に好適な方式である。すなわち、各所から集まった沈降スラッジや濾過ケーキを槽１９ａまたは槽１９ｂに集め、塩酸などの酸を加えてｐHを4にして攪拌すると重金属の大部分が溶出し、不溶性のスラッジ分をフィルタープレス濾過機２０で分別し、スラッジのケーキはセメントキルンへ投入し、濾液は槽１９ｂまたは１９aに蓄え、アルカリを加えてｐHを9程度に上げて再びメタルの水酸化物としてフロック化し、それを濾過してメタル純度の高い水酸化重金属を回収することができる。
【００９１】常道に従えば濾過機を2台必要になるが、この操作をバッチ運転として槽、例えば１９a、１９ｂを2基設け、片方の１基は貯槽とし、別の１基で重金属溶解系統を1日運転してスラッジと重金属溶解液を得、翌日は水酸化物分離工程とすれば濾過機を１台で操作することができ、設備を簡単化して初期の目的を果たすことができる。集合されるスラッジの量は少ないので貯槽１９ａ、１９ｂは小さくて済み、複数台にしても問題はない。
【００９２】
【発明の実施形態】次に、本発明の実施態様の一例を図１０-１及び図１０-２に示す。焼却灰を５トン／ｈ受け入れて、１トン／ｈは粗大物として篩い分け除外し、水洗処理量は４トン／ｈとし、また飛灰は１トン／ｈ、キルンバイパスダストは０．２５トン／ｈを処理するとして、そのうち可溶性成分は０．１５トン／ｈとして計画する。
【００９３】飛灰の塩類成分はNaCl ５％、KCｌ４％、CaCl₂１５％とし、焼却灰は塩分を全量NaClと仮定して１．６％と考える。バイパスダストは全量KCｌとして１５０kg／ｈとして計算する。また、焼却灰は機械的湿式分級機により微粒０．８トン／ｈ粗粒３．２トン／ｈに分別する。重金属は飛灰中にPb ０．３％ Zn１．０％含まれるとし、焼却灰中の重金属は溶出が少ないために計算には入れないものとする。バイパスダスト中にはPb ３．５％ Zn ０．１％が含まれるベースとする。
【００９４】焼却灰、飛灰、バイパスダストの三者を処理した脱塩水洗系統に置ける塩類の総量はNaCｌ０．１１４トン／ｈ、KCｌ０．１９トン／ｈ、CaCl₂ ０．１５トン／ｈとなり、三者の灰分総量のうち焼却灰粗粒部は３．２トン／ｈであり、微粒部は１．６５トン／ｈである。重金属としては大凡Pb 8 kg／ｈ、Zn １０kg／ｈとなる。
【００９５】粗大物を除去しマグネットセパレーターで鉄分も取り除き、約１０mm以下の焼却灰を機械的湿式分級機１aに連続的に供給する。粗粒部は微粒を分離して簡単に脱塩脱水されて３．２トン／ｈが２０％（乾物ベース）の付着水分を持って湿式分級機１ａ内のスクリューコンベアーにより掻き揚げられて次の機械的湿式分級機１ｂに移送され、ここに加えられた５．４７６トン／ｈの工業用水で充分に水洗されて、０．１８２％の塩分を含んだ20％含水物として系外に取り出される。この際の脱塩効率は理論値に対して98％以上となる。ここで云う理論値とはこの水量でビーカー実験で得られる脱塩率を示す。
【００９６】前段の湿式分級機１aのオーバーフロー液は攪拌槽２aを経由して充分に脱塩されて次の飛灰洗浄槽である攪拌槽２ｂに導かれる。攪拌槽２aの溶液中の塩濃度は０．５６％で、液量は５．４７トン／ｈである。第２の攪拌槽２ｂに飛灰１トン／ｈ、バイパスダスト０．２５トン／ｈが加えられ、スチーム吹込みによる加温によって９０℃を保持し、十分な攪拌と滞留時間を与えて可溶性塩の溶出を完了させる。ここでの塩濃度は１１．１％と高くなり、スラリーは、熱交換器９を経由して約５５℃に冷却され、沈降槽１２に供給される。
【００９７】沈降槽１２からのスラリーは濾過機４（例えば真空式ベルトフィルター）に流して脱水され、脱水ケーキと洗浄濾液４．５トン／ｈを得る。沈降槽１２のオーバーフロー液は約３０トン／ｈと設定し、凝集剤混合槽１３にて凝集剤を加えてフロックを形成し、凝集沈降槽１４でSS分を除去し、そのオーバーフローは再び第２の攪拌槽２ｂに戻し循環使用する。
【００９８】これにより重金属の約85％は系外に取り出すことが出来、セメントキルンへの重金属の戻り量は15％程度に抑えられる。さらに、金属類の水酸化物、灰の微小成分による極微粒子濃度はおおよそ６分の1と少なくすることができる。また、この際、重金属の水酸化物だけでも5000ppmと推定されるので、それが８００ppmに下がると濾過性能が著しく改善されることになる。
【００９９】機械的湿式分級機１ｂに加えた水洗水のオーバーフロー液（溢流水）を、水洗機８に供給してケーキ洗浄を終え、ケーキは系外に取り出し、ケーキ洗浄液は、その後、熱交換器９を通り加温されて焼却灰洗浄系の攪拌槽２a（あるいは前段の機械的湿式分級機１a）に戻し、リサイクルさせる。
【０１００】濾過機４（ベルトフィルター）から取り出された焼却灰、飛灰、バイパスダストのケーキは乾量１．６５トン／ｈ、水分７０％（乾物ベース）、塩濃度０．７％の附着水分量１．１５トン／ｈが得られる。この系列の塩の回収率は理論回収量に対し大凡98％と高い値になる。
【０１０１】焼却灰粗粒部はウエットベースで３．８４トン／ｈ、微粒部はウエットベース２．８トン／ｈ、計６．６４トン／ｈを合わせてセメントキルンに連続的に投入しセメント原料とすることができる。
【０１０２】第１の攪拌槽２aに酸を供給し焼却灰の塩類の溶解を促進する方法があるが、この実施例では酸の代わりに攪拌槽２aの液をガス吸収塔１０に送り、燃焼排ガスと気液接触させてＣＯ₂を吸収すると共に加温させ、さらに第２の攪拌槽２ｂでスチーム加温により槽内温度を９０℃に保持することによって、脱塩率の向上を図る方式としている。この際、ＣＯ₂濃度が７％、１０００ＮＭ₃／ｈの排ガスが必要である。
【０１０３】なお、分級調節用のスラリーポンプ３の能力は通過液量5トンに対し最大１５倍の循環給水能力を持って液量を調節することにより、前段の湿式分級機１ａの液貯め部の液滞留時間を変化させることにより適当な粒度の分級調節を行わせることができる。
【０１０４】上記濾過工程で得られた洗液は、H₂０：４．０８６トン／ｈ、NaCl：０．１１４トン／ｈ、 KCl：０．１９トン／ｈ、CaCl₂：０．１５トン／ｈの組成になる。濾過機４からの洗浄濾液を複分解反応槽１６に加え、この複分解反応層１６で、さらに炭酸ガス吸収塔１１からの気液接触槽１７を介して行われる炭酸ガスの吸収と、反応薬剤を用いた硫酸ソーダによる石膏及び食塩の生成反応と、硫酸を加えたｐH調節操作と、石膏の結晶成長操作の４工程を同時に完結させる。
【０１０５】ここで複分解反応槽１６において析出するPbは０．４ｋｇ／ｈ以下で、セメント混合用の石膏に含まれることには問題がなく、また石膏に対して５００分の1から１０００分の１程度の量であり、液中濃度も８００ppm程度では濾過性に対しても特に問題がない。炭酸ガス吸収塔１１から２００NM₃／ｈの燃焼排ガスを加え、反応当量の０．１９トン／ｈのNa₂SO₄と若干の硫酸を加えてｐＨを９前後となし、反応を完結させて２３０kg／ｈの石膏と１５８kg／ｈのNaClを副生する。副生された石膏は濾過機４aにより脱水、水洗機８ａで水洗して固形分を濾別し、セメント粉砕工程に移送してセメント製品とする。
【０１０６】濾過機４ａで得られた濾液はNaCl ０．２７２トン／ｈ、KCｌ０．１９０トン／ｈ、水約４トン／ｈとなり、組成としてはNaCl ６．８％、KCl ４．７５％の液を回収したことになる。
【０１０７】濾過機４aからの濾液中の微粒子を除去するため、図１０-2に示すようん、凝集剤混合槽１３ａ、凝集沈殿槽１４a、清澄濾過装置１５aにより極めて清澄な液を得て、水銀除去用のキレート樹脂槽２１を通し、必要ならば活性炭層２２を通過させて貯層２３に貯留して、蒸発冷却結晶缶２４にて精製NaCl、KCｌを回収する。
【０１０８】二重効用缶である蒸発冷却結晶缶２４により消費水蒸気は２．５トン／ｈ程度でよい。また、スラッジは凝集沈降槽１４及び１４aと清澄濾過装置１５aから発生するが、それらは溶解槽貯槽１９aか１９ｂに集めてｐHを調整し、金属の水酸化物を生成させ、水酸化物とスラッジを交互にフィルタープレス濾過機２０で脱水し、山元還元、その他の処置に対応させる。
【０１０９】なお、混合灰、熔融飛灰、中和スラッジ等の挿入についてはマテリアルバランス上には影響しないので、その説明を省略した。
【０１１０】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、以下に列記するように種々の効果がある。
（１）焼却灰の効果的な脱塩が出来てセメント原料に大量に使用出来るようになる。
（２）焼却灰の種類の変化に柔軟に対応ができ、焼却灰のみの単独処理も可能となる。
（３）混合焼却灰の処理も可能となる。
（４）各種の熔融飛灰の処理も可能である。
（５）セメント工場の塩素バイパスダストの処理が同時に出きる。
（６）Ｎａ，Ｋａ，Ｃａの塩類を含んだ廃液中和スラッジ、重金属を含んだスラッジの処理が可能となる。
（７）飛灰の処理が焼却灰と共に且つ経済的にできる。
（８）前記の処理工程が無排水方式で処理できて規制や公害問題が新たに出ない。
（９）NaCl、KCｌとして回収できるので経済的であり、しかも省資源的と言える。
（１０）重金属の処分、回収も可能となる。

【出願人】	【識別番号】５９４１６６３２８【氏名又は名称】不二機械株式会社【識別番号】３９１０２９６１３【氏名又は名称】中川健一【識別番号】５０１０６３２６５【氏名又は名称】大崎功三
【出願日】	平成１３年９月１１日（２００１．９．１１）
【代理人】	【識別番号】１０００７７７８０【弁理士】【氏名又は名称】大島泰甫（外２名）
【公開番号】	特開２００３－８０１９９（Ｐ２００３－８０１９９Ａ）
【公開日】	平成１５年３月１８日（２００３．３．１８）
【出願番号】	特願２００１－２７５６４４（Ｐ２００１－２７５６４４）