专利名称：焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法及水洗系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对焚烧城市垃圾等时产生的焚烧灰和由从水泥窑的窑尾至最下段旋风器的窑排气通路抽出的燃烧气体中所含的粉尘进行水洗的方法及系统。
背景技术：
对于焚烧城市垃圾等时产生的焚烧灰，鉴于对最终处置场地的枯竭的顾虑，近年来，将其作为水泥原料再利用。由于在城市垃圾焚烧灰中，与气体一起运送并利用集尘装置回收的飞灰包含10 20%的氯成分，因此，当作为水泥原料再利用时，必须事先除去氯成分。因此，使用带式过滤机等水洗脱氯设备水洗除去焚烧飞灰中所含的水溶性氯化合物后，作为水泥原料加以利用。另一方面，着眼于成为引起水泥制造设备中的预热器堵塞等问题的原因的氯、硫、碱等之中氯特别成问题的状况，一般使用由从水泥窑的窑尾至最下段旋风器的窑排气通路·提取出一部分燃烧气体并除去氯的氯旁通设备。在该氯旁通设备中，例如，如专利文献I中所述，由于氯偏在于将抽出的废气冷却而产生的粉尘的微粉侧，因此，利用分级机将粉尘分离为粗粉和微粉，使粗粉返回到水泥窑系统中，同时回收所分离的包含氯化钾等的微粉(氯旁通粉尘)并添加到水泥粉碎研磨系统中。然而，近年来，随着通过包含上述焚烧灰的废弃物的水泥原料化或燃料化的再利用的推进、废弃物的处理量增加，被带入水泥窑中的氯等挥发性成分的量也增加，氯旁通粉尘的产生量也不断增加。因此，无法全部以水泥粉碎工序来利用氯旁通粉尘，因此对氯旁通粉尘也进行水洗处理。另外，随着水泥制造设备中的废弃物的处理量的增加，被带入水泥窑中的重金属类的量也增加，因此可以预测，重金属类超过水泥容许浓度。因此，例如，在专利文献2中记载的废弃物的水泥原料化处理方法中，对以往经水洗处理的氯旁通粉尘等进行脱氯处理，并在包含氯的废弃物中添加水而使废弃物中的氯溶出后进行过滤，将所得到的脱氯滤饼作为水泥原料利用，同时对废水进行净化处理以除去铜和铅等重金属类，由此，可以在不造成环境污染的情况下实现对氯旁通粉尘的有效利用。另一方面，在水泥制造工序中，除了上述铜和铅等以外，还引入有硒(Se)或铊(Tl)。例如，在供给到窑或焙烧炉的粉煤中含有Ippm左右的铊、在废轮胎中含有8ppm左右的铊。由于该铊沸点低，从水泥煅烧装置的窑挥发到预热器之间，且大部分在预热器中被浓缩，因此，包含在处理过氯旁通粉尘的废水等中。如上所述，以往存在如下问题当将城市垃圾焚烧灰等作为水泥原料再利用时，必须从飞灰和氯旁通粉尘中除去氯成分，同时需要从水洗氯旁通粉尘而得到的滤液中除去铊、铅、硒等重金属类，由于存在这种情况，因此需要多个处理设备，同时需要对各个处理设备配备人员等，导致设备成本及运转成本高涨。于是，专利文献3中提出了如下方法同时进行焚烧灰和氯旁通粉尘的水洗，并且通过添加硫化剂和/或还原剂来除去水洗后得到的滤液中溶出的铊、铅、硒中的一种以上的物质，由此在将城市垃圾焚烧灰等作为水泥原料再利用时，将设备成本及运转成本抑制在低水平。专利文献I :国际公开第97/21638号小册子专利文献2 :日本特开2000-281398号公报专利文献3 :日本特开2007-268398号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，最近，包含上述焚烧灰的废弃物的处理量进一步增加，氯旁通粉尘的发生量也随之持续不断地增加。因此，当利用上述专利文献3中记载的焚烧灰的处理方法，同时进 行焚烧灰和氯旁通粉尘的水洗时，由于用于除去虽然焚烧灰中不含、但氯旁通粉尘中含有的硒和/或铊等重金属类的药剂分散在水洗后的整个滤液中，因此存在消耗大量药剂、药剂成本高昂的问题。另外，还存在这样的问题当混合钙浓度高的焚烧灰的水洗滤液和SO4浓度高的氯旁通粉尘的水洗滤液时产生硫酸钙(CaSO4),在过滤装置和/或后期的废水处理工序中因污垢附着而阻碍稳定运转。另一方面，当以分别进行焚烧灰和氯旁通粉尘的水洗的方式设置各自独立的水洗设备时，存在设备成本及运转成本倍增的问题。因此，本发明正是鉴于上述现有技术中的问题而完成的，其目的在于，当对焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘进行水洗处理时，可应对氯旁通粉尘的发生量的增加，同时将因污垢附着而对运转产生的不良影响抑制至最小，将设备成本及包括药剂成本在内的运转成本抑制在低水平。解决课题的手段为了实现上述目的，本发明的焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法的特征在于，当对焚烧灰和由从水泥窑的窑尾至最下段旋风器的窑排气通路抽出的燃烧气体中所含的粉尘进行水洗时，使所述焚烧灰溶解于水，使所述粉尘溶解于水，共用过滤装置，各自分别进行包含所述焚烧灰的浆料的过滤及包含所述粉尘的浆料的过滤。而且，根据本发明，由于通过共同的过滤装置各自分别进行包含焚烧灰的浆料的过滤及包含粉尘的浆料的过滤，因此，在随后阶段可以一边根据各浆料的特性进行处理，一边通过共同的过滤装置进行各浆料的过滤，在对焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘进行水洗时，可将设备成本及运转成本抑制在低水平。除此以外，在过滤装置中，由于可以规避钙浓度高的焚烧灰的水洗滤液和SO4浓度高的氯旁通粉尘的水洗滤液的混合，因此可以防止过滤装置或后期的废水处理工序中的污垢附着，即使不添加价格昂贵的防垢剂(碳酸钠)也可以维持稳定的运转。在上述焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法中，可以各自分别对由前述过滤装置排出的包含所述焚烧灰的浆料的滤液及包含所述粉尘的浆料的滤液进行水处理。由此，可以采用对应各个浆料的滤液的水处理的对象成分的药剂进行水处理，可以降低药剂成本。另外，在上述焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法中，可以在对包含所述焚烧灰的浆料的滤液及包含所述粉尘的浆料的滤液各自分别进行水处理后，合并各自的水处理后的滤液。由此，还可以降低特定成分的浓度。进而，由于共用合并(合流)各滤液后的设备，因此可以降低设备成本。进而，通过将上述过滤装置设置为间歇式过滤设备，可以简便地进行包含焚烧灰的浆料的过滤和包含粉尘的浆料的过滤的运转的切换。可以将所述焚烧灰的水洗滤液的水处理的对象成分设为选自铅、锌和铜中的一种以上，且可以将所述粉尘的水洗滤液的水处理的对象成分设为选自硒、铊、铅、锌和铜中的一种以上。另外，在前述粉尘的水洗滤液的水处理中，可以使用选自盐酸、氯化亚铁、硫酸亚铁、硫氢化钠、硫化钠、苛性钠和石灰乳中的一种以上。进而，在上述焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法中，可以将所述焚烧灰的水洗滤液在排水处理(废水处理)后再排放，并有效利用所述粉尘的水洗滤液。粉尘的水洗滤液可以作为化学肥料、试剂及食品添加剂等的原料、洗涤用药剂、及其它化工原料等加以利用。通过再利用粉尘的水洗滤液，可以节省废水处理的工时，还可以将运转成本抑制 在低水平。发明效果如上所述，根据本发明，当对焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘进行水洗处理时，可应对氯旁通粉尘的发生量的增加，同时将因污垢附着而对运转产生的不良影响抑制至最小，将设备成本及包括药剂成本在内的运转成本抑制在低水平。
图I是表示本发明的水洗系统的一实施方式的流程图。图2是表示使用氯化亚铁除去硒时的氯化亚铁的添加量和处理水中的硒浓度的关系的图。
具体实施例方式下面，对本发明的实施方式，一边参照附图一边详细地说明。图I表示本发明的焚烧灰和水泥窑燃烧气体粉尘的水洗系统(以下称为“水洗系统”)的一个实施方式，该水洗系统I大致具备用于对由从水泥窑的窑尾至最下段旋风器的窑排气通路抽出的燃烧气体中所含的粉尘(以下简称“粉尘”)D进行水洗处理的粉尘水洗处理系统2、用于对焚烧灰(以下称为“飞灰”)A进行水洗处理的灰水洗处理系统3、以及共同使用于这两个系统中的立式压滤机11、混合罐12和鼓式过滤机13的共用系统。粉尘水洗处理系统2是为了从对粉尘D进行水洗以除去氯后产生的滤液LI中除去重金属类而对滤液LI进行净化而设置的，其由以下装置构成贮存粉尘D的粉尘罐21、在粉尘D中添加水而生成浆料SI的溶解槽22、贮存由利用立式压滤机11进行浆料SI的固液分离而产生的滤液LI的滤液罐23、用于从滤液LI中除去重金属类的药液反应槽24(24A 24C)、浆料罐25、压滤机26以及滤液罐27。药液反应槽24A是为了在滤液LI中添加作为硫化剂的硫氢化钠(NaSH)而将滤液LI中的铅和铊硫化以生成硫化铅(PbS)和硫化铊而配备的，药液反应槽24B是为了在添加有硫化剂的滤液LI中添加起凝集剂和硒还原剂作用的亚铁化合物(图示的例子为氯化亚铁(FeCl2))以使硫化铅和硫化铊凝集而将滤液LI中的6价或4价的硒还原为O价的硒而配备的。另外，药液反应槽24B还具有通过添加盐酸使pH值为4以下而将作为阻碍硒除去的元素的碳酸根以气体形式排出的作用。药液反应槽24C是为了在添加硫化剂和亚铁化合物而将pH调节为4以下的滤液LI中添加石灰乳作为碱剂以使pH值为7. 5 11而设定最适于硒还原的pH值而配备的。压滤机26是为了对来自浆料罐25的浆料进行固液分离而从浆料中分离硫化铊、硫化铅和硒而设置的。另一方面，灰水处理系统3是为了从对飞灰A进行水洗以除去氯后产生的滤液L3中除去重金属类而对滤液L3进行净化而设置的，其由以下装置构成贮存飞灰A的飞灰罐31、在飞灰A中添加水以生成浆料S2的溶解槽32、贮存由利用立式压滤机11进行浆料S2 的固液分离而产生的滤液L3的滤液罐33、用于从滤液L2中除去重金属类的药液反应槽34(34A 34C)以及沉降分离器35。药液反应槽34A是为了在滤液L3中添加作为硫化剂的硫氢化钠而将滤液LI中的铅硫化以生成硫化铅而配备的，药液反应槽34B是为了添加作为凝集剂和还原剂的氯化亚铁等以使铅等重金属类析出而配备的。药液反应槽34C是为了以提高重金属类等的凝集性而使其易于沉降为目的而添加高分子凝集剂所配备的。沉降分离器35是为了使重金属类沉降以回收而配备的。该沉降分离器35为具有多个倾斜为规定角度的分离板的倾斜板沉降分离装置。立式压滤机11、混合罐12和鼓式过滤机13为在上述粉尘水洗处理系统2和灰水处理系统3中共同使用的设备。立式压滤机11是为了各自分别进行由溶解槽22供给的浆料SI的固液分离和由溶解槽32供给的浆料S2的固液分离而配备的。该立式压滤机11水平配置并具备沿纵向层叠配置的多个滤板、使各滤板升降的起重器(未图示)、配置于侧方的多个导辊和挂在该多个导辊上的无端的滤布，其是以使滤布在各滤板的上表面上移动的方式构成的间歇式过
滤装置。混合罐12和鼓式过滤机13是为了捕集残留在来自沉降分离器35和滤液罐27的滤液中的重金属类等的悬浮物质而对废水进行净化而配备的。接着，对使用上述水洗系统I的本发明的水洗方法，一边参照图I 一边进行说明。在本发明的水洗方法中，用粉尘水洗处理系统2和共用系统进行包含粉尘D的浆料的过滤和水处理，用灰水洗处理系统3和共用系统进行包含飞灰A的浆料的过滤和水处理。因此，首先，对使用共用系统的粉尘水洗处理系统2的工作进行说明。当开始运转时，首先，在溶解槽22中，将来自粉尘罐21的粉尘D与水混合生成浆料SI，使粉尘D中所含的氯成分溶解在水中。从溶解槽22将浆料SI供给到立式压滤机11中，对浆料SI进行固液分离。将立式压滤机11中生成的滤饼Cl作为水泥原料等投入水泥窑等中，另一方面，将含有氯成分的滤液LI供给到滤液罐23中暂时贮存。接着，将贮存在滤液罐23中的滤液LI供给药液反应槽24A，在药液反应槽24A中，向滤液LI中添加作为硫化剂的硫氢化钠。由此，将滤液LI中的铅和铊硫化而生成硫化铅和硫化铊。予以说明，作为硫化剂，除了硫氢化钠以外，还可以使用硫化钠(Na2S)。接着，在药液反应槽24B中，向滤液LI中添加盐酸，将滤液LI的pH值调节为4以下而将溶解的碳酸根以气体形式排出，同时在调节好PH的滤液LI中添加作为凝集剂和硒还原剂起作用的氯化亚铁，使硫化铅和硫化I它凝集，同时使滤液LI中的6价或4价的硒还原为O价的硒。予以说明，也可以用硫酸亚铁(FeSO4)代替氯化亚铁。接着，在药液反应槽24C中，向通过添加上述药剂而使pH为4以下的滤液LI中添加碱剂，使pH值为最适于硒还原的7. 5 11。接着，借助浆料罐25通过压滤机26对来自药液反应槽24C的滤液LI进行固液分离，回收硫化铅、硫化铊和硒，并将2次滤液L2经由滤液罐27供给到混合罐12中。将压滤机26中生成的2次滤饼C2作为水泥原料等再 利用。接着，对使用共用系统的灰水洗处理系统3的工作进行说明。当开始运转时，首先，在溶解槽32中将来自飞灰罐31的飞灰A与水混合生成浆料S2，使飞灰A中所含的氯成分溶解在水中。从溶解槽32将浆料S2供给到立式压滤机11中，对浆料S2进行固液分离。将立式压滤机11中生成的滤饼C3作为水泥原料等投入水泥窑等中，另一方面，将含有氯成分的滤液L3供给到滤液罐33中暂时贮存。将来自滤液罐33的滤液L3供给药液反应槽34A，将滤液L3的铅硫化成为硫化铅。接着，在药液反应槽34B中，利用氯化亚铁的凝集作用使硫化铅沉淀，在药液反应槽34C中，利用高分子凝集剂使上述沉淀物凝集成更大的粒子。接着，在沉降分离器35中对上述沉淀物进行沉降分离。将沉降分离器35中得到的沉淀物贮存在未图示的淤泥槽，然后用压滤机等进行固液分离，可以将滤饼作为水泥原料等再利用。接着，将来自沉降分离器35的上清液L4供给到混合罐12中，使其与来自粉尘水洗处理系统2的滤液罐27的滤液L2合流。在混合罐12中，捕集残留在来自沉降分离器35的上清液L4及来自滤液罐27的滤液L2中的重金属类等，用鼓式过滤机13除去残留在来自混合罐12的滤液中的重金属类、悬浮物质，添加稀释水后排放到下水道等中。予以说明，在上述实施方式中，虽然使用粉尘水洗处理系统2和共用系统除去滤液LI中的硒、铊、铅，除了这些以外，还可以除去锌、铜等，可以使用硫化钠代替硫氢化钠、使用苛性钠代替石灰乳，也可以同时使用它们。另外，即使在使用灰水洗处理系统3和共用系统对滤液L3进行水处理时，除了铅以外，还可以除去锌、铜等，也可以使用硫化钠、液体螯合物代替硫氢化钠、使用氯化铁代替氯化亚铁，还可以同时使用它们。进而，为了调节PH等可以使用苛性钠。如上所述，在本发明中，用共用的立式压滤机11进行包含粉尘D的浆料的过滤和包含飞灰A的浆料的过滤，并且共用混合罐12和鼓式过滤机13，因此可以将设备成本及运转成本抑制在低水平。另外，由于分别通过立式压滤机11进行钙浓度高的飞灰A (参照表O的浆料S2和SO4浓度高的粉尘D (参照表2)的浆料SI的固液分离，因此在立式压滤机11中不会产生硫酸钙(CaSO4)的积垢，即使不添加高价的防垢剂(碳酸钠)也可以维持立式压滤机11的稳定运转。进而，由于分别根据各浆料的特性进行包含粉尘D的浆料SI的水处理及包含飞灰A的浆料S2的水处理，因此可以降低药剂成本。关于该药剂成本的降低效果，通过以下试验例具体说明。表I表示单独的飞灰A的水洗滤液中所含的重金属类的浓度。如表I所示，该滤液中含有铅和锌，但不存在硒和铊，铜仅少许存在。
表I飞灰A单独
权利要求
1.一种焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法，其特征在于，当对焚烧灰和由从水泥窑的窑尾至最下段旋风器的窑排气通路抽出的燃烧气体中所含的粉尘进行水洗时， 使所述焚烧灰溶解在水中， 使所述粉尘溶解在水中，并且 共用过滤装置，各自分别进行包含所述焚烧灰的浆料的过滤及包含所述粉尘的浆料的过滤。
2.权利要求I所述的焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法，其特征在于，各自分别对由所述过滤装置排出的包含所述焚烧灰的浆料的滤液及包含所述粉尘的浆料的滤液进行水处理。
3.权利要求I或2所述的焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法，其特征在于，各自分别对包含所述焚烧灰的浆料的滤液及包含所述粉尘的浆料的滤液进行水处理后，使各自的水处理后的滤液合流。
4.权利要求1、2或3所述的焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法，其特征在于，所述过滤装置为间歇式过滤装置。
5.权利要求2、3或4所述的焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法，其特征在于，所述焚烧灰的水洗滤液的水处理对象成分为选自铅、锌和铜中的一种以上。
6.权利要求2、3或4所述的焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法，其特征在于，所述粉尘的水洗滤液的水处理对象成分为选自硒、铊、铅、锌和铜中的一种以上。
7.权利要求2、3或4所述的焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法，其特征在于，在所述粉尘的水洗滤液的水处理中，使用选自盐酸、氯化亚铁、硫酸亚铁、硫氢化钠、硫化钠、苛性钠和石灰乳中的一种以上。
8.权利要求I 7任一项所述的焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘的水洗方法，其特征在于，对所述焚烧灰的水洗滤液进行废水处理后排放，并有效利用所述粉尘的水洗滤液。
全文摘要
[课题]本发明在对焚烧灰和水泥窑燃烧气体抽气粉尘进行水洗处理时，可应对氯旁通粉尘的发生量增加，同时将因污垢附着而对运转的不良影响抑制至最小，将设备成本及包括药剂成本在内的运转成本抑制在低水平。[解决手段]本发明的水洗系统1具备使飞灰A溶解于水W的溶解槽32、使由从水泥窑的窑尾至最下段旋风器的窑排气通路抽出的燃烧气体中所含的粉尘D溶解于水W的溶解槽22、各自分别进行由溶解槽32供给的浆料S2的过滤和由溶解槽22供给的浆料S1的过滤的立式压滤机11。可具备对由立式压滤机排出的包含飞灰的浆料的滤液L3进行水处理的水处理设备33～35和对由过滤装置排出的包含粉尘的浆料的滤液L1进行水处理的水处理设备23～27。
文档编号B01D21/01GK102762317SQ20108006398
公开日2012年10月31日 申请日期2010年2月16日 优先权日2010年2月16日
发明者斋藤绅一郎, 田村典敏, 近藤健三朗 申请人:太平洋水泥株式会社