JP3759517B2 - 固体粒子の脱塩方法および脱塩装置並びにその脱塩装置を具える固体粒子のリサイクルシステム - Google Patents

Description

この発明は、焼却灰や土壌、不法投棄物等の固体粒子を脱塩するための脱塩方法および脱塩装置並びに、その脱塩装置を具える固体粒子のリサイクルシステムに関するものである。

焼却灰等の固体粒子を脱塩し、これをセメントの一部である粘土の代替に用いてリサイクルすることが近年行われており、その脱塩は通常、焼却灰等の固体粒子に付着している塩分を以下のような方式で機械的に洗浄して除去することで行われている。

（１）スパイラル方式
これは、横置きした半円筒形の水槽の中で螺旋状の羽根を外周に持つドラムを回転させ、そこに焼却灰を通して洗浄する方式であり、主灰のように細粒子から粗粒子まで含んだ粒度分布の比較的均一な粒子に適用される。

（２）撹拌方式
これは、円筒形の水槽内の下部でプロペラを回転させ、この水槽に焼却灰を入れて撹拌することにより洗浄する方法であり、飛灰のような細粒子に適用される。

（３）イジェクタ方式
これは、合流管に生ずる負圧を利用して、水槽中の焼却灰と水とを混合して洗浄する方法であり、飛灰のような細粒子に適用される。

しかしながらこれらの機械洗浄方式は、脱塩設備が複雑であり、焼却灰を大量処理する場合は費用が嵩むという問題がある。また、短時間で脱塩処理しているため、例えばフリーデル氏塩の如き難溶解性の塩が除去しにくく、費用を掛けている割には脱塩効果が余り期待できないという問題がある。さらに、脱塩のために多量の水を用いるので、それを処理する汚水処理施設の費用が嵩むという問題がある。

ところで本願発明者等は、非特許文献１に示すように、廃棄物処理場で廃棄物を洗浄して、排水に含まれた塩分を工業塩等として回収するとともに、廃棄物をセメント原料として再利用することを提案しており、そこでは、例えば廃棄物としての焼却灰の場合についてそれぞれ示す、図２（ｂ）に示す如く貯留槽１内の焼却灰２に上方から水を散布して貯留槽１の底部から排水する下向流による洗浄方式または、図２（ｃ）に示す如く貯留槽１の底部から水を注入し貯留槽１内の焼却灰２に水を上向きに浸透させて貯留槽１の上端部から排水する上向流による洗浄方式を適用することが考えられている。
WOWシステム研究会水処理技術研究部会編集、株式会社環境産業新聞社2001年12月27日発行の「浸出水処理技術ガイドブック」第22頁、第39〜40頁

しかしながら本願発明者が上記洗浄方式について検討するために実験を行ったところ、貯留槽内に上方から散水して貯留槽底部から排水する下向流による洗浄方式は廃棄物中に水の道ができてしまって廃棄物全体に亘る均質な処理が困難であるという問題があり、一方、貯留槽底部から水を供給し貯留槽内に水を上向きに浸透させて貯留槽の上端部から排水する上向流による洗浄方式は塩が貯留槽底部に沈んでしまうため充分に脱塩できないという問題があることが判明した。

そして本願発明者が上記洗浄方式についてさらに研究を続けた結果、塩分の除去には水と塩分との接触時間がある程度必要であるということが判明した。

この発明は、上記知見に基づいて従来技術の課題を有利に解決した脱塩方法および脱塩装置並びにその脱塩方法を用いた固体粒子のリサイクルシステムを提供することを目的とするものであり、請求項１記載のこの発明の固体粒子の脱塩方法は、セメント原料に用いる固体粒子を貯留している貯留槽内にその貯留槽の底部付近から水を供給してその貯留槽内の固体粒子を水に浸漬させ、その後、その浸漬状態を１時間から２日の間の所定時間維持してから、前記貯留槽内の水をその貯留槽の底部付近から排出する、という処理を、少なくとも３日間繰り返し行うことを特徴とするものである。

また、請求項６記載のこの発明の固体粒子の脱塩装置は、セメント原料に用いる固体粒子を貯留する貯留槽と、前記貯留槽内にその貯留槽の底部付近から水を供給してその貯留槽内の固体粒子を水に浸漬させる水供給手段と、前記貯留槽内の水をその貯留槽の底部付近から排出する水排出手段と、前記水供給手段による前記貯留槽内への水供給後、前記浸漬状態を１時間から２日の間の所定時間維持してから、前記水排出手段による前記貯留槽内の水の排出を行う、という処理を少なくとも３日間繰り返し行う制御手段と、を具えることを特徴とするものである。

そして、請求項８記載のこの発明の固体粒子の脱塩システムは、前記貯留槽を少なくとも三つ有して、一処理サイクルを構成する固体粒子の搬入と浸漬と搬出とを同時的に行う請求項６または７記載の固体粒子の脱塩装置を具えることを特徴とするものである。

上述したこの発明の脱塩方法によれば、貯留槽内の、セメント原料に用いる固体粒子を水に浸漬させるので、貯留槽内の固体粒子全体に亘る均質な処理を行うことができ、また、水を貯留槽の底部付近から排出するので、塩が洗浄槽底部に沈んでしまうことがない。そして、貯留槽内の固体粒子に水を上向きに浸透させて固体粒子を水に浸漬させた後に下向きに排水するから、固体粒子の周囲で水が上昇および下降して個体粒子と満遍なく接触し、しかも水と塩分との接触時間を必要なだけ設定し得るので、塩分を効果的に除去することができる。

さらに、この発明の脱塩方法においては、前記貯留槽内で、固体粒子を水に浸漬させた後その浸漬状態を１時間から２日の間の所定時間維持してからその水を排出するという処理を繰り返し行い、前記処理を繰り返し行う期間を少なくとも３日間とする。このように、固体粒子を水に浸漬させた状態を１時間から２日の間の所定時間維持してからその水を排出するという処理を少なくとも３日間繰り返し行うので、難溶解性の塩も固体粒子から除去することができる。

なお、この発明の脱塩方法においては、前記貯留槽内に供給する水は温水とすることが好ましい。温水の方が冷水より水の粘性係数μが小さくなるため土質力学における透水係数ｋが大きくなって細粒子の固体粒子に対しても透水性が良くなるので、温水に浸漬させたほうが固体粒子に付着した塩分を水に良く接触させて脱塩効果を高めることができるからである。

さらに、この発明の脱塩方法においては、前記貯留槽内に貯留する固体粒子は敷き均し状態のまま水に浸漬させることが好ましい。廃棄物処理施設では一般に貯留する廃棄物の量をできるだけ多くするため締め固めを行うが、締め固めを行うと土質力学における間げき比ｅが小さくなって透水係数ｋが小さくなってしまう。締め固めを行わずに敷き均し状態のまま水に浸漬させれば、間げき比ｅが大きくなるので透水係数ｋも大きくなり、固体粒子に付着した塩分を水に良く接触させて脱塩効果を高めることができるからである。

さらに、この発明の脱塩方法においては、脱塩する固体粒子が細粒子の場合は、その固体粒子に粒度の粗い粒度調整物を混合して粒度分布を良くしてから前記貯留槽内に貯留すると好ましい。粒度分布を良くすれば（粒子の分布を土質力学における粒径加積曲線の広い範囲にわたらせれば）、間げき比ｅが大きくなるので透水係数ｋも大きくなり、固体粒子に付着した塩分を水に良く接触させて脱塩効果を高めることができるからである。

そして、この発明の脱塩方法においては、前記貯留槽内での脱塩後に、前記細粒子の固体粒子から前記粒度の粗い粒度調整物を分離させて、その粒度調整物を再利用することが好ましい。粒度調整物を再利用することで、脱塩処理コストを引き下げることができるからである。

また上述したこの発明の固体粒子の脱塩装置によれば、セメント原料に用いる固体粒子を貯留する貯留槽と、前記貯留槽内にその貯留槽の底部付近から水を供給してその貯留槽内の固体粒子を水に浸漬させる水供給手段と、前記貯留槽内の水をその貯留槽の底部付近から排出する水排出手段と、前記水供給手段による前記貯留槽内への水供給後、前記浸漬状態を１時間から２日の間の所定時間維持してから、前記水排出手段による前記貯留槽内の水の排出を行う、という処理を少なくとも３日間繰り返し行うように前記水供給手段および前記水排出手段を制御する制御手段と、を具えているので、セメント原料に用いる、貯留槽内の固体粒子を水に浸漬させることで、貯留槽内の固体粒子全体に亘る均質な処理を行うことができ、また、水を貯留槽の底部付近から排出することで、塩が洗浄槽底部に沈んでしまうのを防止でき、そして、貯留槽内の固体粒子に水を上向きに浸透させて固体粒子を水に浸漬させた後に排水することで、固体粒子の周囲で水が上昇および下降して個体粒子と満遍なく接触し、しかも水と塩分との接触時間を必要なだけ設定し得るので、塩分を効果的に除去することができる。
さらに、固体粒子を水に浸漬させた状態を１時間から２日の間の所定時間維持してからその水を排出するという処理を少なくとも３日間繰り返し行うので、難溶解性の塩も固体粒子から除去することができる。

なお、この発明の固体粒子の脱塩装置においては、前記水供給手段は、前記貯留槽内に温水を供給するもであると好ましい。温水の方が冷水より粘性係数μが小さくなるため透水係数ｋが大きくなって細粒子の固体粒子に対しても透水性が良くなるので、温水に浸漬させたほうが固体粒子に付着した塩分を水に良く接触させて脱塩効果を高めることができるからである。

さらに上述したこの発明の固体粒子の脱塩システムによれば、貯留槽を少なくとも三つ有する前記固体粒子の脱塩装置を具えるので、それらの貯留槽で一処理サイクルを構成する固体粒子の搬入と浸漬と搬出とを同時的に行い得て、脱塩処理を連続的かつ効率的に行うことができる。

なお、この発明の固体粒子の脱塩システムにおいては、脱塩する固体粒子を待機させる待機施設と、脱塩する固体粒子から異物を除去する異物除去装置と、前記水排出手段が前記貯留槽内から排出した水を処理する水処理施設と、のうちの少なくとも一つを具えていると好ましい。脱塩する固体粒子を待機させる待機施設を具えれば、脱塩する固体粒子の供給のムラを吸収することができ、脱塩する固体粒子から大きな鋼塊等の異物を除去する異物除去装置を具えれば、脱塩処理した固体粒子のセメント原料としての商品価値を高めることができ、そして前記水排出手段が前記貯留槽内から排出した水を処理する水処理施設を具えれば、当該システムの周辺の環境を清浄に維持することができるからである。

以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の固体粒子の脱塩装置の一実施例を具える、この発明の固体粒子の脱塩システムの一実施例を示す平面図、図２（ａ）は、上記実施例の脱塩装置が行う、この発明の固体粒子の脱塩方法の一実施例を模式的に示す説明図、図２（ｂ）および（ｃ）は、従来の脱塩方法を模式的に示す説明図である。

上記実施例の固体粒子の脱塩システムは、主として焼却場で発生する固体粒子としての焼却灰を脱塩処理してセメント原料とするためのもので、図１に示すように、三つの貯留槽１ａ，１ｂ，１ｃと、それらの貯留槽を別個に収容する建物１ｄとを有するとともに、それらの貯留槽１ａ，１ｂ，１ｃ内にその貯留槽の底部付近から水を供給してその貯留槽内の焼却灰２を水に浸漬させる水供給手段としての図示しない水供給設備と、貯留槽１ａ，１ｂ，１ｃ内の水をその貯留槽の底部付近から排出する水排出手段としての図示しない水排出設備と、管理棟４内に設けられてそれら水供給設備と水排出設備とを所定の処理サイクルに従い作動させる通常のコンピュータを持つ図示しない制御設備とを有する上記実施例の脱塩装置３を具えている。

上記実施例の脱塩システムはさらに、脱塩する焼却灰を待機させるために、その焼却灰を貯蔵したコンテナ５を多数収容する建物である待機施設６と、その待機施設６と処理槽１ａ，１ｂ，１ｃとの間でコンテナ５を移送するトレーラ７と、そのトレーラ７に対するコンテナ５の積み下ろしを行うフォークリフト８と、処理槽１ａ，１ｂ，１ｃ内でトレーラ７上のコンテナ５から脱塩する焼却灰２を降ろして、脱塩する焼却灰から異物を除去する異物除去装置としての分別機９に供給するバックホウ１０と、異物を除去した焼却灰２を処理槽１ａ，１ｂ，１ｃ内に敷き均しするホイルローダ１１と、処理槽１ａ，１ｂ，１ｃに対するトレーラ７の出入りを容易にするための傾斜した進入路１２と、上記水排出設備が貯留槽１ａ，１ｂ，１ｃ内から排出した塩分を含んだ水を海等に放流可能なように処理する水処理施設としての通常の汚水処理施設１３と、陸上輸送用の空のコンテナ置き場１４と、船積み用の空のコンテナ置き場１５と、搬入した脱塩前焼却灰や搬出する脱塩後焼却灰の重量を計量するための計量設備１６と、バックホウ１０やホイルローダ１１等の車両を洗車するための洗車設備１７とを具えている。

かかる脱塩システムにあっては、三つの貯留槽１ａ，１ｂ，１ｃのうちの一つ（図では貯留槽１ａ）にて脱塩する焼却灰２の搬入が行われ、同時に、三つの貯留槽１ａ，１ｂ，１ｃのうちの他の一つ（図では貯留槽１ｂ）にて上記実施例の脱塩装置３による焼却灰２の脱塩処理が行われ、さらに同時に、三つの貯留槽１ａ，１ｂ，１ｃのうちの残る一つ（図では貯留槽１ｃ）にて脱塩した焼却灰２の搬出が行われる。そして、脱塩する焼却灰２の搬入が行われた貯留槽では次に脱塩処理が行われ、脱塩処理が行われた貯留槽では次に脱塩した焼却灰の搬出が行われ、脱塩した焼却灰の搬出が行われた貯留槽では次に脱塩する焼却灰の搬入が行われる。従って、この実施例の脱塩システムによれば、脱塩処理を連続的にかつ効率的に行うことができる。

ここで上記脱塩処理に際し、上記実施例の脱塩装置３の制御設備は上記実施例の脱塩方法を実施し、図２（ａ）に示すように、上記水供給設備を作動させて、焼却灰２を貯留している貯留槽１（すなわち１ａ，１ｂ，１ｃの何れか）内にその貯留槽１の底部付近から水を供給して、その貯留槽１内の焼却灰２をその焼却灰２の体積の概略２倍の量の水に浸漬させ、その浸漬状態を１時間から２日の間の所定時間維持してから、上記水排出設備を作動させて貯留槽１内の水をその貯留槽１の底部付近から排出し汚水処理施設１３に送る、という処理を繰り返し行い、その処理の繰り返しを少なくとも３日間、好ましくは１０日間行う。

従って、上記実施例の脱塩システムによれば、貯留槽１ａ〜１ｃ内の焼却灰２を水に浸漬させるので、貯留槽１ａ〜１ｃ内の焼却灰２全体に亘る均質な脱塩処理を行うことができ、また、水を貯留槽１ａ〜１ｃの底部付近から排出するので、塩が洗浄槽底部に沈んでしまうのを防止でき、さらに、貯留槽１ａ〜１ｃ内の焼却灰２に水を上向きに浸透させて焼却灰２を水に浸漬させた後に下向きに排水するから、焼却灰２の周囲で水が上昇および下降して焼却灰２と満遍なく接触し、しかも、水と塩分との接触時間を必要なだけ設定し得るので、塩分を効果的に除去することができる。

また、上記実施例の脱塩システムによれば、貯留槽１ａ〜１ｃ内で焼却灰２を水に浸漬させた状態を１時間から２日の間の所定時間維持してからその水を排出するという処理を少なくとも３日間繰り返し行うので、難溶解性の塩も焼却灰２から除去することができる。

さらに、上記実施例の脱塩システムによれば、貯留槽１ａ〜１ｃ内に貯留する焼却灰２は締め固めせずに敷き均し状態のまま水に浸漬させることから、土質力学における間げき比ｅが大きくなるので、焼却灰２の透水係数ｋも大きくなり、焼却灰２に付着した塩分を水に良く接触させて脱塩効果を高めることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、上記実施例の脱塩システムを廃棄物焼却施設の近くに設置して、その廃棄物焼却施設の余熱を利用することにより、貯留槽１ａ〜１ｃ内に供給する水を加熱して温水にしても良い。このようにすれば、温水の方が冷水より水の粘性係数μが小さくなるため、土質力学における透水係数ｋが大きくなって細粒子の固体粒子に対しても透水性が良くなるので、温水に浸漬させることで、固体粒子に付着した塩分を水に良く接触させて脱塩効果を高めることができる。

また、上記実施例の脱塩システムにおいて、脱塩する焼却灰２が飛灰（粒径が０．３〜２００μｍの細粒子）の場合は、その飛灰に粒度の粗い粒度調整物（スラグや石灰石のようにセメント原料となるもの等）を混合して粒度分布を良くしてから貯留槽１ａ〜１ｃ内に貯留しても良く、このようにして粒度分布を良くすれば（粒子の分布を土質力学における粒径加積曲線の広い範囲にわたらせれば）、焼却灰２の間げき比ｅが大きくなるので、透水係数ｋも大きくなり、焼却灰２に付着した塩分を水に良く接触させて脱塩効果を高めることができる。

そして上記のようにする場合には、上記脱塩後の飛灰と粒度の粗い粒度調整物とを混合状態のままセメント原料としても良いが、貯留槽１ａ〜１ｃ内での脱塩後に、飛灰から上記粒度の粗い粒度調整物を分離装置によって分離させてその粒度調整物を回収し、再利用するようにしても良く、このようにして粒度調整物を再利用すれば、脱塩処理コストを引き下げることができる。

また、上記実施例の脱塩システムで、複数の廃棄物焼却施設からの焼却灰を処理するようにしても良く、あるいは、廃棄物最終処分場から掘り起こした固体粒子としての廃棄物や土壌、河口付近に堆積した紙くず、さらには不法投棄物等を脱塩処理しても良い。さらに、脱塩装置に貯留槽を四つ以上設けて、脱塩処理の終わった固体粒子を貯留する貯留槽を、セメント工場の休転時のセメント原料貯留用バッファとして利用しても良い。

かくしてこの発明によれば、固体粒子から塩分を効果的に除去することができるので、焼却灰を脱塩してセメント原料にする処理を効率的に行うことができる。

この発明の固体粒子の脱塩装置の一実施例を具える、この発明の固体粒子の脱塩システムの一実施例を示す平面図である。 （ａ）は、上記実施例の脱塩装置が行う、この発明の固体粒子の脱塩方法の一実施例を模式的に示す説明図、（ｂ）および（ｃ）は、従来の脱塩方法を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 貯留槽
１ｄ 建物
２ 焼却灰
３ 脱塩装置
４ 管理棟
５ コンテナ
６ 待機施設
７ トレーラ
８ フォークリフト
９ 分別機
１０ バックホウ
１１ ホイルローダ
１２ 進入路
１３ 汚水処理施設
１４，１５ 空のコンテナ置き場
１６ 計量設備
１７ 洗車設備

Claims (9)

1. セメント原料に用いる固体粒子を貯留している貯留槽内にその貯留槽の底部付近から水を供給してその貯留槽内の固体粒子を水に浸漬させ、
   その後、その浸漬状態を１時間から２日の間の所定時間維持してから、前記貯留槽内の水をその貯留槽の底部付近から排出する、
   という処理を、少なくとも３日間繰り返し行うことを特徴とする、固体粒子の脱塩方法。
2. 前記貯留槽内に供給する水は温水とすることを特徴とする、請求項１記載の固体粒子の脱塩方法。
3. 前記貯留槽内に貯留する固体粒子は敷き均し状態のまま水に浸漬させることを特徴とする、請求項１または２記載の固体粒子の脱塩方法。
4. 脱塩する固体粒子が細粒子の場合は、その固体粒子に粒度の粗い粒度調整物を混合して粒度分布を平均化してから前記貯留槽内に貯留することを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載の固体粒子の脱塩方法。
5. 前記貯留槽内での脱塩後に、前記細粒子の固体粒子から前記粒度の粗い粒度調整物を分離させて、その粒度調整物を再利用することを特徴とする、請求項４記載の固体粒子の脱塩方法。
6. セメント原料に用いる固体粒子を貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽内にその貯留槽の底部付近から水を供給してその貯留槽内の固体粒子を水に浸漬させる水供給手段と、
   前記貯留槽内の水をその貯留槽の底部付近から排出する水排出手段と、
   前記水供給手段による前記貯留槽内への水供給後、前記浸漬状態を１時間から２日の間の所定時間維持してから、前記水排出手段による前記貯留槽内の水の排出を行う、という処理を少なくとも３日間繰り返し行うように前記水供給手段および前記水排出手段を制御する制御手段と、
   を具えることを特徴とする、固体粒子の脱塩装置。
7. 前記水供給手段は、前記貯留槽内に温水を供給することを特徴とする、請求項６記載の固体粒子の脱塩装置。
8. 前記貯留槽を少なくとも三つ有して、一処理サイクルを構成する固体粒子の搬入と浸漬と搬出とを同時的に行う請求項６または７記載の固体粒子の脱塩装置を具えることを特徴とする、固体粒子の脱塩システム。
9. 脱塩する固体粒子を待機させる待機施設と、
   脱塩する固体粒子から異物を除去する異物除去装置と、
   前記水排出手段が前記貯留槽内から排出した水を処理する水処理施設と、
   のうちの少なくとも一つを具えることを特徴とする、請求項８記載の固体粒子の脱塩システム。

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