JP2005068535A - 鉛、亜鉛を含有するガス又は飛灰の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛や亜鉛を含有するガス又は飛灰から、排水を発生させることなく鉛及び／又は亜鉛を回収する方法を提供すること。
【解決手段】鉛及び／又は亜鉛を含有するガス又は飛灰を洗浄処理して得られる鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液から不溶性の鉛及び／又は亜鉛の化合物を含む懸濁液を得て、これを固液分離し、次いで、得られた固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施し、得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、都市ゴミや産業廃棄物を熱処理した際に発生するガス又は飛灰を洗浄して得られる重金属を含有する洗浄液から重金属を回収する方法に関する。

都市ゴミや産業廃棄物などは、廃棄物処理場において焼却処理又は溶融処理されて減容化され、最終的に排出される焼却残渣等の固形物は埋め立て処分場で埋め立て処分されている。また、それらの固形物の中でも、焼却又は溶融処理した際に発生する飛灰には亜鉛、鉛などの重金属類が含まれていることから、飛灰は、セメント固化や薬剤処理等によって安定化処理された後に埋め立て処分されている。

しかしながら、このような処分方法は埋め立て処分場を必要とし、近年ではこのような処分場の確保が非常に困難となってきている。また、安定化処理した場合でも、超長期的には、埋め立て処分された飛灰から溶出する重金属が環境汚染の原因となるというリスクを抱えているばかりでなく、飛灰中には有用な金属資源が含まれているのに、これら有用な資源が利用されないという問題もある。

そこで、従来より、飛灰から重金属を除去回収する方法が種々提案されている。
特許文献１には、焼却炉および溶融炉から発生する塩素およびナトリウムを主とする塩類と、亜鉛、銅、鉛を主とする重金属とを含む飛灰の処理方法であって、上記飛灰に水と中和剤を添加して液のｐＨを８．０〜１１．０に調整した後、固液分離する第一工程；得られた残渣に水を加えてリパルプしてｐＨを３以下に調整して亜鉛・銅を主成分とする重金属分を溶出せしめた後、鉛を主成分とする重金属を含む残渣を濾別する第二工程；および上記第一工程並びに第二工程で得られた濾液に中和剤を添加し、ｐＨ７以上に中和して亜鉛を主成分とする重金属の水酸化物を生成させると共に、必要に応じてこの濾液に硫化剤を添加して残りの重金属を硫化物として沈澱させ、これらの沈澱物を濾別する第三工程からなる処理を施すことにより、飛灰に含まれている重金属を、残渣（主に鉛を含有）、水酸化澱物（主に亜鉛を含有）、硫化澱物（主に鉛、亜鉛の硫化物）として分けて分離して、それぞれ非鉄製錬原料として活用できるようにした方法が記載されている。
しかしながら、この方法によっては、重金属含有残渣中には塩素分が多く含まれており、これを非鉄製錬用の原料として使用した場合には、塩素分あるいは塩素化合物が種々の障害を引き起こすという問題がある。

上記の問題を解決するために、特許文献２では、ごみ焼却残渣を溶融処理した際に捕集された飛灰に水を加え、さらに必要に応じてアルカリを加えて、スラリーにし、このスラリーを固液分離して可溶性塩類が溶出した溶液と重金属を含む残渣とに分け、次いで分離された残渣を高温加熱処理することによって、残渣中の塩素分及びダイオキシン類を除去し、この処理物を重金属製錬用の原料として回収する方法が提案されている。しかしながら、この方法は別途高温加熱処理工程を設ける必要がある。

特許文献３には、焼却炉又は溶融炉から排出される鉛などの重金属類を含有する飛灰に、酸を加えて鉛以外の重金属類を抽出した後、固液分離し、次いで、固液分離して得られた鉛を含む残渣に、可溶化剤を加えて鉛を抽出した後、固液分離し、さらに、固液分離して得られた濾液に、不溶化剤を加えて鉛を不溶化物とした後、固液分離することからなる飛灰中の鉛の回収方法が記載されている。

特許文献４には、飛灰に水を加え、必要に応じてアルカリを加えてｐＨ７〜１１のスラリーを調製した後、このスラリーを固液分離し、可溶性塩類が溶出した溶液と重金属が濃縮された残渣とに分け、この重金属が濃縮された残渣に水を加え、さらに硫酸を加えてｐＨ４〜６のスラリーを調製し、このスラリーを固液分離して亜鉛を主体とする重金属を含む溶液と鉛を主体とする重金属を含む残渣とに分けることが記載されている。

上記の方法はいずれも廃棄物処理によって発生する飛灰を処理対象としたものである。
一方、近年では、上記した焼却処理、溶融処理に代わる廃棄物処理方法として廃棄物を還元性熱処理炉で熱処理することが行われている。このような処理方法の例としてガス化改質方式（サーモセレクト方式）によるガス化溶融プロセスが注目されている。この方法は、高温反応炉から排出されるガスを酸性水溶液によって洗浄する工程を含んでいるため飛灰は発生しないが、高温反応炉から排出されるガス中には亜鉛、鉛などの重金属類が含まれており、これが酸洗浄工程において洗浄水中に溶け込んでくるため、この洗浄水から重金属類を除去して有効利用することが必要となる。

そして、特許文献５によって、ガス化改質方式による廃棄物処理において、洗浄水から重金属類を回収する方法が提案されている。
この方法は、廃棄物のガス化によって生成するガスを、２≦ｐＨ≦３に調整した酸性水溶液で冷却・洗浄した後、洗浄液で洗浄し、該冷却・洗浄に用いた酸性水溶液またはさらに前記洗浄に用いた洗浄液の一部にアルカリを添加し、得られた処理液を、膜分離装置等の固液分離装置を用いて固液に分離するいうものである。

この方法は、廃棄物のガス化により生成するガス中のＺｎ、Ｐｂなどの有価物質を回収することを目的としたものではあるが、固液分離によって多量の排水が発生するという問題がある。また、有価物質を含有する残渣を山元還元の原料とするには、該残渣中の塩素分を低下させる必要があるが、特許文献５には塩素分を低下させる手段については記載がない。

従って、この残渣から塩素分を低下させるには残渣を水で洗浄処理する等の処理を施すことが必要と考えられるが、これは更に多量の排水を発生することとなり、環境への負荷が増加するという問題があった。また、このような多量の排水を発生するプロセスを都市部の廃棄物処理場で行うことは更なる水処理設備を要することとなるため、得策ではない。
このため、排水を発生させることなく、廃棄物処理場で、そのまま山元還元の原料となり得る有価物質を含有する残渣を得ることができる重金属回収プロセスの開発が望まれている。

特開平８−１４１５３９号公報 特開平１０−２０４５４８号公報 特開平１０−２０４５５２号公報 特開平１０−１０９０７７号公報 特開２００３−１０４１号公報

本発明は、都市ゴミや産業廃棄物（以下「廃棄物」ともいう）を熱処理する工程において発生する鉛や亜鉛を含有するガス又は飛灰（溶融飛灰を含む）から、排水を発生させることなく鉛及び／又は亜鉛を回収する方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記の目的を達成する方法について鋭意検討を重ねた結果、廃棄物を熱処理する工程において発生する鉛及び／又は亜鉛を含有するガス又は飛灰を洗浄又は溶出処理し（以下、洗浄処理と溶出処理を併せて洗浄処理という）、不溶性の鉛及び又は亜鉛の化合物を含む懸濁液を得て、次いでこれを固液分離し、得られた固体残渣を水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、固液分離によって得られた固体残渣を山元還元用原料とし、一方、固液分離によって得られた分離液は固体残渣を洗浄するための洗浄水として循環すると共に、分離液の一部を脱カルシウム工程及び脱塩素工程を経て固体残渣を洗浄するための洗浄水として戻すことにより、排水を発生させることなく、鉛及び亜鉛を効率良く回収することができるとの知見を得て、本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明は次に記載する通りのものである。
（１）鉛及び／又は亜鉛を含有するガスを洗浄処理して得られる鉛、亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法において、該洗浄液にアルカリを添加して不溶性の鉛及び／又は亜鉛の化合物を含む懸濁液を得て、これを固液分離し、次いで、得られた固形分について、水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、最後の固液分離によって得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用することを特徴とする鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
（２）前記ガスが、廃棄物のガス化改質処理によって発生するガスであることを特徴とする上記（１）記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
（３）前記ガスが、廃棄物の焼却処理によって発生する飛灰を酸化性雰囲気下で溶融処理した際に発生するガスであることを特徴とする上記（１）記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
（４）前記鉛及び／又は亜鉛を含有する洗浄液が、ガスを２≦ｐＨ≦５に調整した酸性水溶液を用いて冷却・洗浄することによって得られたものであることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。

（５）飛灰を還元性雰囲気下で溶融処理した後に酸化性雰囲気となる環境下で生成したガスを洗浄して得られる不溶性の鉛及び／又は亜鉛の化合物を含む洗浄液の処理方法において、この洗浄液を固液分離し、次いで、得られた固形分について、水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、最後の固液分離によって得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用することを特徴とする鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
（６）最後の固液分離の前の懸濁液の塩素濃度が２質量％以下であることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れかに記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
（７）前記脱塩素工程が、逆浸透法、電気浸透法及び蒸発乾固法から選ばれるいずれか一つの方法又は二つ以上の方法の組合せによって行うことを特徴とする上記（１）〜（６）の何れかに記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
（８）前記脱塩素工程が塩含有水を濃縮し晶析して脱塩水と析出塩とに分離する工程であることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れかに記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
（９）飛灰を酸化性雰囲気下で溶融処理した際に発生するガスから回収した飛灰を酸性水溶液で処理して得られる鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液の処理方法において、該処理液を固液分離し、次いで、得られた分離液にアルカリを添加して不溶性の鉛及び／又は亜鉛の化合物を含む懸濁液を得て、これを固液分離し、得られた固形分について、水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、最後の固液分離によって得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用することを特徴とする鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液の処理方法。
（１０）飛灰を還元性雰囲気下で溶融処理した後に酸化性雰囲気となる環境下で生成したガスから回収した飛灰を水で処理して得られる鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液の処理方法において、該処理液を固液分離し、得られた固形分について、水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、最後の固液分離によって得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用することを特徴とする鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液の処理方法。

本発明の方法は排水を排出することがないため、廃棄物処理場で鉛、亜鉛を高濃度に含有し、しかも塩素濃度の低い山元還元用の原料を入手することができるという効果を奏する。

本発明の方法を、前記したガス化改質方式を例にとって図に基づいて説明する。
まず、ガス化改質方式の一つの例を図１に基づいて説明する。
図１に示されたガス化改質方式は次のプロセスから構成されている。

１．プレス・脱ガスチャンネル
(1)ゴミの圧縮、(2)乾燥・熱分解
２．高温反応炉・均質化炉
(3)ガス化溶融、(4)スラグ均質化、(5)ガス改質
３．ガス精製
(6)急冷（急冷・酸洗浄、酸洗浄）、(7)ガス精製（アルカリ洗浄、脱硫。除湿）
４．水処理
(8)水処理（沈殿、脱塩等）

この方式をフローに沿って説明すると次の通りである。
ピットに集積された都市ゴミ等の廃棄物はプレス機で圧縮された後、乾燥熱分解工程で間接加熱により加熱乾留されて高温反応炉内に送られる。高温反応炉の下部にはバーナーが配置され、このバーナーによって炉内に燃料ガスと酸素とが導入され、この酸素ガスが乾留物中の炭素をガス化し、一酸化炭素と二酸化炭素が生成する。また、高温水蒸気が存在する場合には炭素と水蒸気とによる水性ガス化反応が生じて一酸化炭素と水素とが生成される。更に、有機化合物は熱分解して一酸化炭素と水素が生成する。
上記の反応の結果、高温反応炉の塔頂部から粗合成ガスが排出される。

一方、高温反応炉下部で生成した溶融物は高温反応炉から均質化炉へ流れ出る。この溶融物には炭素や微量の重金属等が含まれており、均質化炉において炭素は十分な酸素と水蒸気によってガス化されて二酸化炭素、一酸化炭素及び水素を生成する。均質化炉において金属溶融物は比重が大きいため、スラグの下部に溜まる。溶融物は水砕システムへ流れ落ちて、冷却固化され、メタル−スラグの混合物は、磁選によりメタルとスラグとに分離される。

高温反応炉から排出される粗合成ガスに対して、急冷装置で酸性水を噴射することによってガスの温度を約１２００℃から約７０℃にまで急速冷却し、ダイオキシン類の生成を阻止する。この時、酸性水によってガスが洗浄され、粗合成ガス中に含まれるＺｎ、Ｐｂなどの重金属成分と塩素分は洗浄液中に溶け込む。

酸洗浄された合成ガスは、必要に応じて更に酸洗浄を施されたのちアルカリ洗浄され、残存する塩化水素ガス等の酸性ガスが中和除去される。次いで、脱硫洗浄装置でガス中の硫化水素が硫黄に転換されて硫黄ケーキとして排出される。次いで合成ガスは低温除湿工程で水分を除去された後、精製された燃料ガスとして利用される。
一方、洗浄液は水処理装置において鉄、亜鉛等の金属分を除去される。

本発明は上記のような亜鉛、鉛を含む洗浄水から亜鉛、鉛を回収するための構成に特徴がある。以下では、ガスの洗浄方法及び洗浄水の処理方法についてより詳細に説明する。
まず、ガスの洗浄方法について述べる。

図１において、高温反応炉の頂部から排出される廃棄物のガス化によって生成したガスは、ガス精製設備に送給される経路の途中で、ｐＨ２〜５の酸性水溶液を噴射されることによって急冷・酸洗浄処理される。廃棄物中に含まれる塩素は主として塩化水素として合成ガス中に存在し、この塩化水素は冷却・洗浄液に溶け込む。この塩化水素を含む酸性水溶液によって粗合成ガスは洗浄され、亜鉛及び鉛等の重金属成分が除去される。洗浄液は沈殿槽に送られて炭素微粒子が取り除かれ、熱交換器で間接冷却された後、再びガスの急冷に循環使用される。酸性水溶液をｐＨ２〜５にするのは、重金属を冷却・酸洗浄水中に効果的に溶解・吸収させるためであり、このｐＨ範囲を外れると効果的な溶解・吸収が行なわれない。

この急冷・酸洗浄過程で、高温の生成ガスは急冷され、ダイオキシン類の合成が防止されると共に、生成ガス中のアンモニア、塩化鉄、蒸発亜鉛、蒸発鉛および微細カーボン粒子などが酸性水溶液に溶解あるいは捕捉される。

急冷・酸洗浄された生成ガスは、必要に応じて、さらに洗浄され、酸性水溶液で吸収、捕捉しきれなかったＨＣｌなどを吸収・除去されたのち、ガス精製装置において、脱硫などの処理を受け、精製されたガスは、燃料用ガスなどとして有効利用される。

次に、ガスの洗浄によって得られた洗浄水の処理方法を図２に基づいて説明する。
急冷・酸洗浄工程で発生した洗浄水を第１中和層に送給して、ＮａＯＨ等のアルカリ剤を添加し、ｐＨ４〜７に調整する。これによって鉄イオン、アルミニウムイオンが水酸化物として選択的に沈殿してくる。得られた沈殿物を第１固液分離装置で固液分離し、水酸化鉄、水酸化アルミニウムを固形分として分離・回収する。この水酸化鉄、水酸化アルミニウムなどは、高温反応塔に再循環し、メタル、スラグとして回収し再利用することができる。
なお、この水酸化鉄と水酸化アルミニウムを分離する工程は、亜鉛、鉛の純度を向上させるために行うものであるが、鉄分及びアルミニウム分を含有した形で亜鉛、鉛を含む山本還元用の精錬原料を得る場合には、この工程は省略することができる。

次いで、固液分離によって水酸化鉄、水酸化アルミニウムが分離された分離水は、第２中和槽に送給して、ＮａＯＨ等のアルカリ剤を添加し、被処理水の７〜１１程度に高める。これにより、被処理水中の亜鉛イオン、鉛イオンがそれぞれ水酸化亜鉛、水酸化鉛として選択的に析出してくる。得られた懸濁液を第２固液分離装置に送給して固液分離を行い、有価物質である水酸化亜鉛、水酸化鉛を含んだ固形分と、分離水とに分離する。

得られた固形分を再分散槽に送り、ここで、脱塩工程から送給されてくる脱塩水によって固形分を再分散して洗浄したのち固液分離する。なお、この再分散して洗浄し固液分離する工程は少なくとも一回行う。この工程により固形分中の塩素分が低減されるので、この工程を繰り返すことにより固形分中の塩素濃度をより低減することができる。通常は、最後の固液分離工程前の液側の塩素濃度を２質量％以下とすることが望ましい。この塩素濃度が２質量％を超えると、山元還元に際して、製錬炉の中で、比較的低沸点の化合物を形成し、腐食の原因となるので好ましくない。

一方、固液分離工程において固形分を除かれた分離水は、次の脱カルシウム工程においてＮａ_２ＣＯ_３等の薬剤を添加することによりカルシウム分を炭酸カルシウム等の形にして除去される。脱カルシウム後の分離水は次の脱塩工程に送られ、蒸発、逆浸透、電気透析等の方法により塩分を除去されたのち、再分散槽に循環されて洗浄水として再利用される。脱塩工程で濃縮された塩分は晶析等の方法により更に濃縮された後、固液分離され混合塩として排出される。

上記のように、本発明では、固形分の洗浄水をクローズドループ化することにより、洗浄水中の環境汚染物質が排水として排出されることがない。なお、前記の脱カルシウム処理は及び脱塩素処理は、洗浄水をクローズドループ化して装置を安定的に運転するために必要な工程である。すなわち、脱カルシウム処理は濃縮操作によって再生水を得る際のスケーリング防止のために必要であり、脱塩素処理は回収される重金属酸化物を含有する固形分の塩素を低減させるのに必要である。そして、上記の操作により、排水を発生させることなく、山元還元用原料としての鉛及び亜鉛が濃縮された固形分を得ることができる。

本発明においては、固液分離方法としては、比重沈降分離法、遠心分離法、フィルタープレス等のろ材を用いたろ過法等を好適に用いることができる。

次に、本発明の方法を、廃棄物を焼却処理した際に得られる飛灰を溶融処理した際に発生するガスに適用した場合について述べる。
飛灰は更に減容化すると共に重金属を安定な状態にして無害化するために溶融処理される場合がある。そして、この飛灰中には塩化ナトリウム、塩化ナトリウムなどの塩類や、亜鉛、鉛などの重金属が含まれているため、これを高温で溶融すると、沸点が低い重金属の多くは揮発してガスとして排出される。

飛灰を酸化性雰囲気で溶融処理した際には重金属は塩化物の形でガスに含まれるので、このガスは、前述したガス化改質方式の高温反応炉から排出されるガスに対して行うのと同様の処理を施すことによって、重金属を回収することができる。

また、飛灰を還元性雰囲気下で溶融処理し、このとき発生するガスを酸化性雰囲気となる環境下で処理した場合には、揮発した重金属は酸化物の形となっており、この重金属酸化物を含むガスは水による洗浄によって塩化物を低減させることができる。そして、この水洗浄によって得られた処理水を固液分離し、得られた固形分について脱塩水で再分散処理を施し、次いでフィルタープレスで脱水処理することにより、得られた固形分は山元還元用に適した濃度にまで塩素分が低減される。

次に本発明の方法を飛灰に適用する場合を図３に基づいて説明する。
塩素を含有する廃棄物又は飛灰を酸化性雰囲気で熱処理すると、亜鉛、鉛などの重金属は主として重金属の塩化物として揮発し排ガス中に含まれる。この排ガスをバグフィルターなどで集塵処理すると、集塵された飛灰もしくは溶融飛灰（以下、飛灰及び溶融飛灰を併せて飛灰という。）に前記の重金属の塩化物が含まれる。この飛灰を塩酸（もしくは、廃棄物から回収された塩酸）によりｐＨ２〜５で洗浄処理（溶出処理）して、ケイ素分などの酸不溶分を除去する。

得られた分離液に水酸化ナトリウムを添加することにより、ｐＨ７〜１１（好ましくはｐＨ８．５〜１０）にし、亜鉛及び鉛を水酸化亜鉛、水酸化鉛として析出させる。これを凝集沈殿で分離した後、フィルタープレスなどで、脱水し、粒子に付着している塩化ナトリウムなどの塩を除去する。好ましくは、さらに空気などを流すことにより、塩水をさらに除去する。次いで、得られた金属水酸化物を、固液比１／１〜１／１０で脱塩水に再分散させる。この場合、固液比は１／５程度とすることが好ましい。この分散物をフィルタープレスにかけて脱水し、粒子に付着している塩化ナトリウムなどの塩をさらに除去する。さらに、好ましくは、さらに空気などを流すことにより、塩水をさらに除去する。得られた脱塩素金属水酸化物は塩素分が２質量％以下にまで低減されているので、山元還元用の原料として用いることが可能となる。

また、フィルタープレスで回収された液には、カルシウムが含まれているので、脱カルシウム処理及び脱塩処理をし、得られた脱塩水は、前述の金属水酸化物の再分散のための溶媒として循環使用する。また、脱塩設備で濃縮された塩水は、晶析装置等の塩製造装置で処理して混合塩を回収する。

次に、飛灰を溶融炉で還元性雰囲気で溶融し次いで酸化性雰囲気とした際に発生しするガスをバグフィルターで集塵して得られる溶融飛灰を処理する場合について説明する。
飛灰を溶融炉で還元性雰囲気で溶融処理すると重金属が揮発してくる。これを酸化性雰囲気下におくと重金属は酸化物の形態となり、これをバグフィルターで集塵処理すると、得られる溶融飛灰中に重金属酸化物が含まれる。

この溶融飛灰を水で処理して含有塩素を低減する。得られた処理水をフィルタープレス等で固液分離する。固形分を脱塩水で再分散処理し、次いでこれをフィルタープレス等の固液分離手段で処理して固形分を得る。この固形分中の固体の亜鉛濃縮物は塩素分が２質量％以下に低減されているので、山元還元用材料として使用する。
また、分離された塩分を含む水溶液は脱カルシウム処理、脱塩処理を施し、得られる再利用水は再分散槽での分散用溶媒として再利用する。

［比較例１］
図１に示したガス化改質炉で廃棄物を処理した際に発生する亜鉛、鉛などの重金属をｐＨ２〜３の酸性洗浄液で急冷・酸洗浄することによって重金属を洗浄液中に溶解させた。次いでこれに水酸化ナトリウムを加えてｐＨ調整して鉄分及びアルミニウムを除去した後、ｐＨ８〜９．５のアルカリ性として、更に金属水酸化物を析出させ、これをフィルタープレスで固液分離して亜鉛及び鉛を含む金属水酸化物を得た。得られた金属水酸化物の水分は約８０質量％であり、乾ベースで亜鉛が４５質量％であり、鉛が５質量％であり、塩素含有量は乾ベースで５質量％であった。

比較例１で得られた乾ベースで塩素含有量５質量％の金属水酸化物を更に湿ベースで５倍量の脱塩水に分散させた後、フィルタープレスで固液分離した。固形分の水分は約８０質量％であり、塩素含有量は乾ベースで０．５質量％であった。また、洗浄後の分離水は逆浸透装置にかけて、脱塩水と濃縮塩水とに分離した。脱塩水は、再分散槽に戻して固形分の洗浄水として用いた。また、濃縮塩水は、プラントの水処理ラインに戻して最終的に混合塩として回収した。

塩素を含む廃棄物を酸化性雰囲気で熱処理し、排ガスをバグフィルターによって集塵処理した。集塵によって得られた飛灰をｐＨ２〜５の塩酸水溶液で洗浄して、ケイ素分などの酸不溶分を除去した。得られた分離液に水酸化ナトリウムを添加することにより、ｐＨｐＨ８．５〜１０にして、水酸化亜鉛、水酸化鉛を含む金属水酸化物の沈殿物を析出させた。これをフィルタープレスにかけて脱水した。フィルタープレスで回収された液は前段の沈殿槽に戻した。分離した金属水酸化物を乾燥して塩素の割合を測定すると２質量％であった。この金属水酸化物を、固液比１／５で脱塩水に再分散させて塩素分を溶出させたのち、フィルタープレスで金属水酸化物を回収した。得られた脱塩素金属水酸化物は塩素分（例、Ｃｌ：０．５％）であり、山元還元が可能なものであった。

また、フィルタープレスで回収された液に炭酸ナトリウムを添加して、液中に含まれるカルシウム分を炭酸カルシウムとして除去し、後の脱塩装置に悪影響のないようにした。次いで、カルシウム分を除去した液を蒸発回収装置により脱塩処理して脱塩水を得ると共に、脱塩設備で濃縮された塩水を晶析装置で処理して、塩化ナトリウムを主体とする混合塩として回収した。洗浄工程で鉱酸として、塩酸を使用しているため塩化ナトリウム濃度の比較的高い混合塩を得ることができた。

廃棄物を焼却した後、２段バグフィルターで、排ガスを処理した。１段目のバグフィルターでは脱塩剤を添加せずに、飛灰のみを集じんした。２段目のバグフィルターでは、消石灰を吹き込み、排ガス中の塩化水素を除去した。
得られた、主灰と飛灰をプラズマ溶融炉にて、還元性雰囲気で溶融した。還元性雰囲気とするためにコークスを添加した。得られたガスは燃料ガスであり、亜鉛などの揮発性重金属を含有している。この燃料ガスを燃焼させて揮発した重金属を酸化物の形態とし、バグフィルターで集塵して重金属酸化物を含む溶融飛灰を捕集した。

得られた溶融飛灰を脱塩処理によって得た再利用水によって水洗し、次いでこの洗浄液をフィルタープレスで固液分離した。次いで固形分を再分散槽で脱塩水により再分散させたのち、フィルタープレスで固形分を分離した。固液分離して得られた固形分の亜鉛濃縮物は、乾ベース亜鉛濃度５０％、塩素濃度０．５％であった。分離された塩分を含む分離液に二酸化炭素を含む排ガスを吹き込むことにより、カルシウム分を炭酸カルシウムとして除去し、さらに、蒸発・凝縮して、塩分が実質的に無い再利用水を得た。

本発明は、都市ゴミ及び産業廃棄物から亜鉛、鉛等の有価物を排水を排出することなく回収することができるので、廃棄物の排出量の削減、資源リサイクルの観点からみてその利用性は高い。

ガス化改質方式による廃棄物処理の概要を示した図である。 本発明のガス洗浄液の処理方法の処理工程を示した図である。 飛灰から重金属を回収する工程の一例を示した図である。 飛灰から重金属を回収する工程の他の例を示した図である。

Claims (10)

1. 鉛及び／又は亜鉛を含有するガスを洗浄処理して得られる鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法において、該洗浄液にアルカリを添加して不溶性の鉛及び／又は亜鉛の化合物を含む懸濁液を得て、これを固液分離し、次いで、得られた固形分について、水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、最後の固液分離によって得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用することを特徴とする鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
2. 前記ガスが、廃棄物のガス化改質処理によって発生するガスであることを特徴とする請求項１記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
3. 前記ガスが、廃棄物の焼却処理によって発生する飛灰を酸化性雰囲気下で溶融処理した際に発生したガスであることを特徴とする請求項１記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
4. 前記鉛及び／又は亜鉛を含有する洗浄液が、ガスを２≦ｐＨ≦５に調整した酸性水溶液を用いて冷却・洗浄することによって得られたものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
5. 飛灰を還元性雰囲気下で溶融処理した後に酸化性雰囲気となる環境下で発生したガスを洗浄して、不溶性の鉛及び／又は亜鉛の化合物を含む懸濁液を得て、これを固液分離し、次いで、得られた固形分について、水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、最後の固液分離によって得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用することを特徴とする鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
6. 最後の固液分離の前の懸濁液の塩素濃度が２質量％以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
7. 前記脱塩素工程が、逆浸透法、電気浸透法及び蒸発乾固法から選ばれるいずれか一つの方法又は二つ以上の方法の組合せによって行うことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
8. 前記脱塩素工程が塩含有水を濃縮し晶析して脱塩水と析出塩とに分離する工程であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の鉛及び／又は亜鉛を含有するガス洗浄液の処理方法。
9. 飛灰を酸化性雰囲気下で溶融処理した際に発生するガスから回収した飛灰を酸性水溶液で処理して得られる鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液の処理方法において、該処理液を固液分離し、次いで、得られた分離液にアルカリを添加して不溶性の鉛及び／又は亜鉛の化合物を含む懸濁液を得て、これを固液分離し、得られた固形分について、水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、最後の固液分離によって得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用することを特徴とする鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液の処理方法。
10. 飛灰を還元性雰囲気下で溶融処理した後に酸化性雰囲気となる環境下で生成したガスから回収した飛灰を水で処理して得られる鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液の処理方法において、該処理液を固液分離し、得られた固形分について、水で洗浄したのち固液分離する工程を少なくとも一回施した後、最後の固液分離によって得られた塩素濃度の低下した固形分を鉛及び／又は亜鉛回収のための山元還元用原料として取り出すと共に、固液分離によって得られた分離液に、脱カルシウム処理及び脱塩素処理を施し、得られた脱塩水を前記の固形分を水で洗浄したのち固液分離する工程における固形分の洗浄水として循環使用することを特徴とする鉛及び／又は亜鉛を含有する処理液の処理方法。

Images