| Project/Area Number |
19K15120
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 昌宏 北海道大学, 工学研究院, 博士研究員 (30639000)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 焼却飛灰 / 炭酸中和 / 重金属溶出抑制 / 循環洗浄 / 塩濃縮 / 脱塩 / 重金属除去 / 重金属 / 最終処分 / 前処理 / 塩化物 |
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| Outline of Research at the Start |
焼却施設の排ガス及び廃熱を用いて焼却飛灰の前処理（塩類洗い出し、重金属不溶化）し、最終処分場に持ち込まれる焼却飛灰中の汚濁物質を軽減する手法の提案を目指す。具体的には、二酸化炭素を含む高温ガスのバブリングにより焼却飛灰中のカルシウム、重金属、塩化物を洗浄溶媒に溶出する技術を開発する。また、得られた処理飛灰からの塩類や重金属の溶出特性を明らかする。この研究により、最終処分場での維持管理（浸出水処理やカルシウムスケール防止）の労力低減、最終処分場の長期的な安全・安心の担保に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温ガスバブリングにおけるガス温度及び溶媒温度が炭酸ガスの吸収速度に与えるに与える影響を明らかにするために、高温の炭酸ガスを蒸留水に通気し、総括物質移動係数（K）および定常となる炭酸濃度（定常濃度）の関係を把握した。その結果、ガス温度が200度程度では、Kが大きくなる傾向にあり、一方、溶媒温度が高いほど定常濃度が小さくなった。そのため、炭酸ガス吸収速度には、溶媒温度の影響が大きく、炭酸中和処理において、ガス温度よりも溶媒温度の制御が重要であることがわかった。
炭酸ガスバブリングによる焼却飛灰中和での元素溶出挙動及び処理灰の溶出特性を明らかにするため、炭酸ガスをバブリングしながら焼却飛灰を洗浄し、溶媒を回収、新たな焼却飛灰を繰り返し洗浄した。1回の洗浄における液固比（以降、単液固比）を3～10とし、ガス・溶媒温度は常温とした。溶媒のCl濃度は、循環回数に対して直線的に増大する傾向にあり、溶出量と初期含有量はどの条件でもほぼ等しかった。従って最大濃度までは、洗浄液のC1濃度の溶出への影響は小さいと考えられた。Pb、Zn、Cd濃度は、累積固液比が大きくなると増大し、ZnとCd濃度は炭酸中和が十分でない系ほど低下する傾向にあった。累積固液比が同じ条件でも単液固比10では、溶出濃度が異なり、洗浄液のpHの影響が考えられた。従って、飛灰から重金属を除去する観点では、十分な炭酸中和を行うことが有効であると言えた。
処理後の溶出特性については、処理灰を液固比10の溶出試験を実施した結果、処理灰からのClや易溶性Ca溶出量は、単液固比が小さく循環回数が多いほど増大した。小さい単液固比で循環回数が多いほど、処理灰から分離できない保有水中の濃度が高いことが要因と考えられた。十分なバブリング処理時間であれば、循環洗浄を行っても中和可能であり、処理灰からの重金属の溶出は抑制された。
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