CN107405654A - 废弃物的水泥固化处理装置及其方法、无排水化废气处理系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供废弃物的水泥固化处理装置及其方法、无排水化废气处理系统及其方法。该废弃物的水泥固化处理装置具备：浆化槽(14)，其将包含有害物质以及潮解性化合物的废弃物(11)溶解于溶解水(12)进行浆化而得到浆化物(13)；铁系添加剂供给部(16)，其向浆化槽(14)添加铁系添加剂(15)；水泥混炼槽(20)，其从水泥固化剂供给部(18)向混合了铁系添加剂(15)的浆化物(13)添加水泥固化剂(17)而得到水泥混炼物(19)；以及水泥固化部(22)，其对水泥混炼物(19)进行养护处理而形成水泥固化物(21)。
Description
技术领域
本发明涉及包含例如重金属以及潮解性化合物的废弃物的水泥固化处理装置及其方法、无排水化废气处理系统及其方法。
背景技术
以往，作为将例如来自焚烧炉的废气中含有的例如水银(Hg)等重金属固定化的技术，提出有利用水泥固化剂来将由对废气中的煤尘进行集尘的集尘装置回收到的飞灰固定化的技术(专利文献1：日本特开2007-117890号公报)。
此外，以往已知有用于对从设置于火力发电设备等的锅炉排出的废气进行处理的废气处理系统。废气处理系统具备：从来自锅炉的废气去除氮氧化物的脱硝装置；对通过了脱硝装置的废气的热进行回收的空气加热器；去除热回收后的废气中的煤尘的集尘机；以及用于去除除尘后的废气中的硫氧化物的脱硫装置。作为脱硫装置，通常使用使石灰吸收液等与废气气液接触而去除废气中的硫氧化物的湿式脱硫装置。
近年来，各国的排水限制强化不断进展，在计划了更加严格的限制强化的国家中，可预见将来难以向河川、海洋排出包含重金属、有害成分的排水，因此，迫切期望废气处理设备中的无排水化，期望出现能够稳定地作业的无排水化处理设备。
本申请人之前提出有如下的技术：在作为实施无排水化的设备的、使从湿式脱硫装置的吸收液料浆分离出石膏而得到的脱水滤液(以下称作“脱硫排水”。)蒸发干固的喷雾干燥装置内，使脱硫排水与一部分抽出的锅炉废气接触而利用该锅炉废气的排热对该脱硫排水进行喷雾干燥(专利文献2：日本特开2012-196638号公报)。
然而，在从烟道分支出锅炉废气的一部分、并利用其排热对脱硫排水的液滴进行喷雾使其蒸发而实现无排水化的情况下，必须设置用于使喷雾后的脱硫排水的微细液滴完全蒸发的喷雾干燥装置。
在该喷雾干燥装置内部，使脱硫排水的微细液滴完全蒸发干固时生成的蒸发盐由溶解于上游的脱硫装置吸收液中的成分构成。该蒸发盐中含有大量氯化钙等潮解性物质，当蒸发盐的温度低于例如100℃左右时，由于其潮解作用而吸取周围大气中的水分并发生溶解，因此附着性增大，具有输送机等的输送性变差等的问题。另外，由于集尘灰中含有蒸发盐，因此下游的集尘机的集尘负荷变高，还具有需要增加集尘机的设备容量这样的问题。
因此，之前提出有如下的技术：对于在喷雾干燥装置中对使用石膏脱水机从吸收液料浆分离出的脱硫排水进行喷雾处理时产生的蒸发盐，使用固态成分分离装置从废气中固气分离，并对该固态成分进行固定化处理，由此进行填埋处理(专利文献3：国际公开第2014/115854号)。
根据之前所述的计划了限制强化的国家的不同，还存在除了排水限制强化之外、还计划了填埋废弃物的各成分溶出值的限制强化的国家，尤其是填埋限制物质中的水银(Hg)、砷(As)、硒(Se)具有在该国的环保部内提出了日本的约1/10等级的溶出限制的状况。
尤其是在燃煤锅炉的脱硫排水的无排水化时产生的蒸发盐中，担心由于蒸发盐所含的潮解性化合物的潮解作用，而从水泥固化物溶出水银(Hg)、砷(As)、硒(Se)等有害物质，因此，具有难以进行填埋处理这样的问题。其中，作为蒸发盐所含的环境排出基准的值严格的有害物质，例如能够举出硒(Se)。作为硒的形态，主要举出亚硒酸(以下称为4价硒)和硒酸(以下称为“6价硒”)，但已知尤其6价硒是非常稳定的物质且很难防止溶出，在以6价硒的含有量多的废弃物等为对象而遵守溶出限制更加困难的情况下，在溶出防止处理方法中需要更为高度的水泥固化处理技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-117890号公报
专利文献2：日本特开2012-196638号公报
专利文献3：国际公开第2014/115854号
发明内容
发明要解决的课题
然而，在例如对来自用于去除来自燃煤锅炉的废气中的硫氧化物的脱硫装置的脱硫排液进行无排水化处理时，在常温下对该无排水化处理时产生的具有潮解性的蒸发盐进行水泥固化处理的情况下，若为通常的将蒸发盐与水泥混合后添加水的固化方法，则存在由于潮解性盐的作用而在水泥固化物表面渗出水分从而重金属容易溶出这样的问题。
因此，为了在对包含重金属等有害物质及潮解性化合物的蒸发盐进行水泥固化时，能够抑制因蒸发盐的潮解作用而引起的水分在水泥固化物表面渗出且防止重金属等有害成分的溶出，迫切期望水泥固化物的强度成为所希望强度以上的水泥固化技术的出现。
另外，迫切期望实施了使水泥固化物的强度成为所希望强度以上的水泥固化对策的废气处理系统的出现。
本发明鉴于前述问题而完成，其课题在于，提供一种水泥固化的强度成为所希望强度的废弃物的水泥固化处理装置以及方法。
另外，本发明鉴于前述问题而完成，其课题在于，提供一种使在进行来自废气处理系统的脱硫装置的脱硫排水的无排水化时产生的蒸发盐的处理可靠的无排水化废气处理系统以及方法。
用于解决课题的方案
用于解决上述课题的本发明的第一方案提供一种废弃物的水泥固化处理装置，其特征在于，所述废弃物的水泥固化处理装置具备：浆化槽，其将包含有害物质以及潮解性化合物的废弃物溶解于溶解水进行浆化而得到浆化物；水泥混炼槽，其向混合了铁系添加剂的浆化物添加水泥固化剂，得到水泥混炼物；铁系添加剂供给部，其向所述浆化槽或所述水泥混炼槽中的任一方或双方添加铁系添加剂；以及水泥固化部，其对所述水泥混炼物进行养护处理而形成水泥固化物。
第二方案在第一方案的基础上，提供一种废弃物的水泥固化处理装置，其特征在于，所述铁系添加剂是亚铁无机盐。
第三方案提供一种废弃物的水泥固化处理方法，该废弃物包含重金属以及潮解性化合物，其特征在于，所述废弃物的水泥固化处理方法具有如下工序：浆化工序，在该浆化工序中，将包含重金属以及潮解性化合物的废弃物溶解于溶解水进行浆化而得到浆化物；水泥固化剂添加工序，在该水泥固化剂添加工序中，向混合了铁系添加剂的包含重金属的所述浆化物添加水泥固化剂并进行混炼；铁系添加剂添加工序，在该铁系添加剂添加工序中，向包含有害物质以及潮解性化合物的浆化物或水泥混炼物添加铁系添加剂；以及水泥固化工序，在该水泥固化工序中，对混合了水泥固化剂的水泥混炼物进行养护处理而形成水泥固化物。
第四方案在第三方案的基础上，提供一种废弃物的水泥固化处理方法，其特征在于，所述铁系添加剂为亚铁无机盐。
第五方案提供一种无排水化废气处理系统，其特征在于，所述无排水化废气处理系统具备：锅炉，其使燃料燃烧；热回收装置，其设置于将来自所述锅炉的锅炉废气排出的主烟道，且对所述锅炉废气的热进行回收；除尘装置，其去除所述热回收装置后的所述锅炉废气中的煤尘；脱硫装置，其利用脱硫吸收液来去除所述除尘装置后的所述锅炉废气中含有的硫氧化物；固液分离器，其从自所述脱硫装置排出的脱硫排水中去除固态物质；喷雾干燥装置，其对来自所述固液分离器的分离水进行喷雾；气体导入管线，其向所述喷雾干燥装置导入使所述分离水蒸发干燥的干燥用气体；排出气体输送管线，其使在所述喷雾干燥装置中对所述分离水进行了蒸发干燥后的排出气体返回所述主烟道；蒸发盐分离器，其设置于所述排出气体输送管线，且对所述排出气体中的包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐进行分离；浆化槽，其将由所述蒸发盐分离器分离出的所述蒸发盐溶解于溶解水进行浆化而得到浆化物；水泥混炼槽，其向所述浆化物添加水泥固化剂而得到水泥混炼物；铁系添加剂供给部，其向所述浆化槽或所述水泥混炼槽中的任一方或双方添加铁系添加剂；以及水泥固化部，其对所述水泥混炼物进行养护处理而形成水泥固化物。
第六方案在第五方案的基础上，提供一种无排水化废气处理系统，其特征在于，所述溶解水是由所述固液分离器分离出的所述分离水的一部分。
第七方案在第五方案的基础上，提供一种无排水化废气处理系统，其特征在于，与所述水泥固化剂一起向所述水泥混炼槽添加粉煤灰。
第八方案在第五方案的基础上，提供一种无排水化废气处理系统，其特征在于，向分支气体中添加干燥添加剂。
第九方案在第八方案的基础上，提供一种无排水化废气处理系统，其特征在于，在由所述蒸发盐分离器分离出添加了所述干燥添加剂的所述蒸发盐之后，将分离出的所述蒸发盐的一部分添加到分支气体中。
第十方案在第五方案的基础上，提供一种无排水化废气处理系统，其特征在于，所述无排水化废气处理系统设置有溶解成分计测装置，该溶解成分计测装置对由所述固液分离器分离出的所述分离水中的溶解成分进行计测，根据计测出的溶解成分的值，来调整所述铁系添加剂或水泥固化剂中的任一方或双方的添加量。
第十一方案在第十方案的基础上，提供一种无排水化废气处理系统，其特征在于，所述无排水化废气处理系统设置有溶出成分计测装置，该溶出成分计测装置对所述水泥固化物中的溶出成分进行计测，根据计测出的溶出成分的值，来调整所述铁系添加剂或水泥固化剂中的任一方或双方的添加量。
第十二方案在第五方案的基础上，提供一种无排水化废气处理系统，其特征在于，所述无排水化废气处理系统设置有氧化还原电位计，该氧化还原电位计对所述脱硫装置的脱硫吸收液的氧化还原电位值进行计测，将氧化还原电位调整为100～200mV的区域。
第十三方案提供一种无排水化废气处理方法，其具有：对来自锅炉的锅炉废气的热进行回收的热回收工序；利用脱硫吸收液将所述锅炉废气中含有的硫氧化物去除的脱硫工序；从在所述脱硫工序排出的脱硫排水中去除固态物质的固液分离工序；以及对在所述固液分离工序分离出的分离水进行喷雾，并利用干燥用气体进行蒸发干燥的喷雾干燥工序，所述无排水化废气处理方法的特征在于，具有：蒸发盐分离工序，在该蒸发盐分离工序中，对所述喷雾干燥工序后的废气中的包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐进行固气分离；浆化工序，在该浆化工序中，将所述蒸发盐分离工序后的所述蒸发盐溶解于溶解水进行浆化而得到浆化物；水泥固化剂添加工序，在所述浆化工序之后，在该水泥固化剂添加工序中添加水泥固化剂并进行混炼；以及水泥固化工序，在所述水泥固化剂添加工序之后，在该水泥固化工序中对水泥混炼物进行养护处理而形成水泥固化物，在所述浆化工序或所述水泥固化剂添加工序中的至少一方，具有向所述浆化物或所述水泥混炼物添加铁系添加剂的铁系添加剂添加工序。
第十四方案在第十三方案的基础上，提供一种无排水化废气处理方法，其特征在于，所述溶解水是从所述脱硫排水分离出的所述分离水的一部分。
第十五方案在第十三方案的基础上，提供一种无排水化废气处理方法，其特征在于，与所述水泥固化剂一起添加粉煤灰而得到所述水泥混炼物。
第十六方案在第十三方案的基础上，提供一种无排水化废气处理方法，其特征在于，向分支气体中添加干燥添加剂。
第十七方案在第十六方案的基础上，提供一种无排水化废气处理方法，其特征在于，在由所述蒸发盐分离器分离出添加了所述干燥添加剂的所述蒸发盐之后，将分离出的所述蒸发盐的一部分添加到分支气体中。
第十八方案在第十三方案的基础上，提供一种无排水化废气处理方法，其特征在于，对由所述固液分离器分离出的所述分离水中的溶解成分进行计测，根据计测出的溶解成分的值，来调整所述铁系添加剂或水泥固化剂中的任一方或双方的添加量。
第十九方案在第十八方案的基础上，提供一种无排水化废气处理方法，其特征在于，对所述水泥固化物中的溶出成分进行计测，根据计测出的溶出成分的值，来调整所述铁系添加剂或水泥固化剂中的任一方或双方的添加量。
第二十方案在第十三方案的基础上，提供一种无排水化废气处理方法，其特征在于，对所述脱硫装置的脱硫吸收液的氧化还原电位值进行计测，将氧化还原电位调整为100～200mV的区域。
发明效果
根据本发明，首先在浆化槽中得到浆化物之后，向该浆化物添加水泥固化剂并在水泥混炼槽中进行混炼处理，由此能够增加水泥固化物的固化强度。
根据本发明，在利用喷雾干燥对脱硫排水进行无排水化处理时，在对干燥时产生的包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐进行之后的水泥固化处理之际，在先得到浆化物之后供给水泥固化剂而进行水泥固化处理，因此，能够形成压缩强度较高的水泥固化物。其结果是，在另外对水泥固化物进行填埋处理时，由于完成了固定化处理，因此，能够进行满足环境排出基准的水泥固化物的填埋处理。
附图说明
图1是实施例1的废弃物的水泥固化处理装置的概要图。
图2是示出水泥添加重量比(将固态成分设为1)与水泥压缩强度(kg/cm2)的关系的图。
图3是示出添加了铁系药剂A、铁系药剂B的情况下的溶出Se浓度的结果的图。
图4是实施例2的无排水化废气处理系统的概要图。
图5是示出石灰石膏法的脱硫装置的一例的概要图。
图6是示出实施例2的脱硫排水的喷雾干燥装置的一例的概要图。
图7是实施例3的无排水化废气处理系统的概要图。
图8是实施例4的无排水化废气处理系统的概要图。
图9是实施例5的无排水化废气处理系统的概要图。
图10是实施例5的另一无排水化废气处理系统的概要图。
图11是实施例6的无排水化废气处理系统的概要图。
图12是实施例6的另一无排水化废气处理系统的概要图。
图13是实施例7的无排水化废气处理系统的概要图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施例详细进行说明。需要说明的是，并不通过该实施例来限定本发明，另外，在具有多个实施例的情况下，也包含组合各实施例而构成的方案。
实施例1
图1是实施例1的废弃物的水泥固化处理装置的概要图。
如图1所示，实施例1的废弃物的水泥固化处理装置10具备：浆化槽14，其将包含有害物质以及潮解性化合物的废弃物11溶解于溶解水12进行浆化，从而得到浆化物13；铁系添加剂供给部16，其向浆化槽14添加铁系添加剂15；水泥混炼槽20，其从水泥固化剂供给部18向混合了铁系添加剂15的浆化物13添加水泥固化剂17，从而得到水泥混炼物19；以及水泥固化部22，其对水泥混炼物19进行干燥及养护之后进行固化处理，而使其成为水泥固化物21。
在此，在实施例1中，进行水泥固化处理的对象的废弃物11包含例如重金属(例如水银(Hg)、硒(Se)以及砷(As))等有害物质，且与该有害物质一同还包含潮解性化合物。在此，重金属是指比重4以上的金属，除了水银(Hg)、硒(Se)以外，例如能够举出铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、铋(Bi)、铁(Fe)等。
作为该处理对象的废弃物11，例如能够例示出来自垃圾焚烧设备的集尘装置的集尘飞灰、来自垃圾焚烧设备的排水处理的无排水化工序中的浓缩物、矿山系统的排水处理的无排水化工序中的浓缩物、来自原子能发电设备的废弃物和排水的混合浓缩物、来自燃煤锅炉设备的脱硫设备的脱硫排水的无排水化时的浓缩物(蒸发盐)等，但不局限于此。
另外，该处理对象的废弃物除了包含有害物质以外还包含潮解性化合物。该潮解性化合物是指，在将该化合物的固体放置于大气中时，该固体吸收空气中的水分，呈现出固体在该水分中溶出的现象的物质。例如，作为通常的潮解性化合物，能够举出例如氯化钙(CaCl2)、氢氧化钠(NaOH)、氯化镁(MgCl2)等。
作为用于进行水泥固化的水泥固化剂17，是例如配合3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3等的水泥固化剂，从而使废弃物中的有害成分的固定化更加可靠。作为该水泥固化剂，能够例示出例如波特兰水泥等。另外，也可以与水泥固化剂一起添加粉煤灰等。
在此，在现有技术中的对废弃物进行水泥固化的情况下，进行这样的水泥固化处理：将废弃物的固体与水泥固化剂17以粉体(固体)状态进行混合，添加规定的水分并进行混炼，进行干燥以及之后使其固化。
然而，在废弃物11包含潮解性化合物的情况下，在该以往实施的将蒸发盐与水泥混合并添加水的混合方法中，得到的水泥固化物的压缩强度(压溃强度)未达到所希望的基准值，在长期地对水泥固化物进行填埋处理的情况下，存在水泥固化物破碎或潮解性化合物在水泥固化物的表面渗出这样的问题。
此外，在该水泥固化物21的表面渗出了与潮解性化合物的潮解作用相伴的水分的情况下，有时水泥固化物21内部的有害物质与之相伴，该有害物质向外部泄漏。其结果是，在进行长期的填埋处理时，在包含环境排出基准值极低的有害物质、在将来环境排出基准变得严格的有害物质的情况下，有可能无法直接进行填埋处理。
对此，在实施例1中，在浆化槽14中进行将废弃物11先溶解于溶解水12中而进行浆化的处理，从而在溶解水12中得到浆化物13。在该浆化工序中得到的浆化物13由于溶解水12的作用而实现废弃物11中的有害物质的分散化以及均匀化。
即，在浆化槽14中，向溶解水12中逐渐地投入废弃物11的固体，并利用搅拌装置(未图示)等进行搅拌，得到液体与固体混匀的悬浊状的浆化物13，由此进行固液的混合分散化促进处理，容易实现之后的与水泥固化剂17混炼的混炼处理的均匀化。
这样，在实施例1中，未在固体状态下直接对废弃物11与水泥固化剂17进行混炼，而是首先在浆化槽14中得到浆化物13之后，在水泥混炼槽20中使浆化物13与水泥固化剂17进行混炼处理，由此增加水泥固化物21的固化强度。这在得到所述的浆化物13时促进了分散化。由此，在进行使包含重金属的浆化物13与水泥固化剂17均匀混入的操作时，水泥固化剂17在料浆内均匀化且固化强度容易上升。其结果是，与不进行该浆化处理时相比，能够以更少的水泥量进行固化。
而且，与该水泥固化强度的增加一起，也降低潮解性化合物的渗出，其结果是，也能够降低与潮解性化合物相伴地向外部渗出的有害物质量，因此，即便在长期地进行填埋处理的情况下，也能够得到满足环境排出基准的水泥固化物21。
另外，在得到浆化物13时添加作为铁系添加剂15的2价铁系药剂，就基于水泥固化剂17的水泥固化处理中的水化反应和基于2价铁系药剂的铁氧体化反应而言，以在料浆内被均匀混合的状态进行水化反应，并且有害物质容易被取入到水泥的水化反应固溶结晶体的内部，从而实现固定化。
在实施例1中，从铁系添加剂供给部16向浆化槽14添加铁系添加剂15，但本发明不局限于此，也可以从铁系添加剂供给部16向浆化槽14或水泥混炼槽20中的任一方或双方添加铁系添加剂15。
在此，作为2价的铁系药剂，能够例示出例如氯化亚铁(FeCl2)、硫酸亚铁(FeSO4)、硝酸铁(Fe(NO3)2)、碳酸铁(FeCO3)、碘化铁(FeI2)、氟化铁(FeF2)等，但本发明不局限于此。
作为这样得到的水泥固化物的压缩强度(压溃强度)，例如优选为150kg/cm2以上，更优选为200kg/cm2以上。在运用水泥固化处理时事先掌握废弃物11中含有的重金属浓度与水泥固化物21中的成为目标的溶出浓度的关系，在对相同废弃物11进行水泥固化处理的情况下，定期地确认目标的压缩浓度，由此使该压缩强度能够成为满足溶出浓度的指标。需要说明的是，压缩强度根据溶出基准而设定。因此，在废弃物11中含有的有害重金属浓度变高或该重金属的溶出限制值变得严格的情况下，期望将较高的水泥压缩强度作为指标来运用。
图2是示出水泥添加重量比(将固态成分设为1)与水泥压缩强度(kg/cm2)的关系的图。
在试验例中，在将作为废弃物11的蒸发盐的固态物质在溶解水12中形成浆化物13之后，将该浆化物13与水泥固化剂17混合而得到水泥混炼物19，之后进行干燥及养护，之后进行固化处理，从而成为水泥固化物21。
在比较例中，与以往同样地，将作为废弃物11的蒸发盐的固态物质与水泥固化剂17混合并添加水而得到水泥混炼物19，之后进行干燥以及养护，之后进行固化处理，从而成为水泥固化物21。
以水泥比计，求出在将蒸发盐的固态物质设为1并添加了三倍的与其相对的水泥的情况(水泥比3)下的试验例1以及比较例1的水泥固化物21的压缩强度。
同样，求出添加了五倍的水泥的情况(水泥比5)下的试验例2以及比较例2的水泥固化物21的压缩强度。
在此，在本试验中，作为水泥固化剂而使用普通波特兰水泥。投入水泥固化剂17之后混炼规定时间，并在规定条件下进行了干燥。干燥后在室温大气下养护了规定时间。
如图2所示，试验例1以及2的水泥固化物21均为200kg/cm2以上。与此相对，比较例1的水泥固化物21为100kg/cm2，比较例2的水泥固化物21为155kg/cm2。
接着，实施作为在水泥固化操作时添加的药剂而添加了作为2价铁系药剂的铁系药剂A、铁系药剂B的情况下的溶出Se浓度试验，确认出溶出性。
图3是示出添加了铁系药剂A、铁系药剂B的情况下的溶出Se浓度的结果的图。需要说明的是，在图3的试验中，将水泥比设为5。
本试验的水泥固化条件与图2的试验同样。另外，作为废弃物，使用使脱硫排液蒸发固化后的蒸发盐，废弃物中的硒(Se)浓度为330mg/kg，使该废弃物溶解于溶解水时的硒(Se)浓度在4价的硒的情况下为11mg/L，在6价的硒的情况下为2.3mg/L。
在此，按照美国EPA 1311法所规定的TCLP(Toxicity characteristic leachingprocedure)，如以下那样实施了溶出试验。
取出进行了规定时间的干燥以及养护处理的水泥固化物21的一部分，将规定量投入到冰醋酸水溶液中。利用TCLP试验用的旋转式搅拌机振动18小时。需要说明的是，将直径为9.5mm以上的水泥固化物21粉碎而进行了试验。在旋转振动后，使用玻璃制的过滤装置进行过滤，对该滤液进行了定量分析。作为定量分析，通过高频感应耦合等离子体(ICP)吸光光度分析法来实施。
如图3所示，添加了以铁浓度换算为3重量％的铁系药剂A的情况下(试验例3)、添加了以铁浓度换算为6重量％的铁系药剂A的情况下(试验例4)、添加了以铁浓度换算为3重量％的铁系药剂B的情况下(试验例5)、添加了以铁浓度换算为6重量％的铁系药剂B的情况下(试验例6)均为0.01mg/L以下。
与此相对，在未添加铁系药剂的情况(比较例3)下是水泥比为7的情况，即便水泥比为8也无法成为0.01mg/L以下。
如上所述，作为仅在添加了铁系药剂A、B的情况下得到较佳的结果的理由，推测为产生了以下那样的现象。即，首先，在浆化槽14中，向将作为废弃物11的蒸发盐溶解于溶解水12中进行浆化而得到的悬浊液添加铁系添加剂15，由此，利用该铁系添加剂15，在该料浆中将6价硒还原为与6价硒相比容易溶出为固相的4价硒。然后，通过添加水泥固化剂17，该4价硒在水泥固化剂17中的碱与铁反应而生成氢氧化铁时发生固相共沉，进一步进行所述的分散/均匀化而使水泥的压缩强度增加，在该状态下，能较佳地促进水泥的固化反应。
然而，在目前的2015年，作为有害物质之一的硒(Se)在日本的排水基准值被决定为0.1mg/L以下，可预想到在将来排出基准会更加严格，但根据本发明，也能够充分地应对那时的填埋处理物的严格的硒限制基准(例如基准值成为目前的基准值0.1mg/L的1/10的情况下的0.01mg/L以下)。另外，除日本以外，根据计划了排出限制的强化的国家的不同，也存在除了排水限制强化之外还计划了填埋废弃物的各成分溶出值的限制强化的国家，尤其是填埋限制物质中的例如水银(Hg)、砷(As)、硒(Se)在该国的环保部内相对于日本的约1/10等级的溶出限制能够充分地应对。
根据以上，为了得到水泥固化物21，首先将废弃物11溶解于溶解水12进行浆化而得到浆化物13，然后向该浆化物13添加粉体的水泥固化剂17，在水泥混炼槽20中进行混炼处理，得到水泥混炼物19。然后，对该得到的水泥混炼物19进行干燥及养护，之后进行固化处理，由此得到水泥固化物21。
此时的废弃物(固态物质)与水泥之比为1∶3～1∶6，优选为1∶5。
另外，在固态物质∶水泥＝1∶5时，铁系药剂A、铁系药剂B以铁浓度换算为3重量％以上，优选以铁浓度换算为5重量％以上，更优选以铁浓度换算为6重量％以上。
另外，作为水分添加率(水分/总重量(废弃物、水泥固态剂、铁系添加剂))，例如优选为20％以上，更优选为30％以上。
废弃物的水泥固化处理方法具有如下工序：将包含重金属以及潮解性化合物的废弃物(浓缩物或蒸发盐)11溶解于溶解水12进行浆化而得到浆化物13的浆化工序；向该浆化物13添加铁系添加剂15的铁系添加剂添加工序；向包含混合了铁系添加剂15的重金属的浆化物13添加水泥固化剂17并进行混炼的水泥固化剂添加工序；以及对混合了水泥固化剂17的水泥混炼物19进行养护处理并进行水泥固化的水泥固化工序。
其结果是，不像以往那样在固体状态下直接对废弃物11与水泥固化剂17进行混炼，而是首先在浆化槽14中得到浆化物13。然后，在使该料浆分散/均匀化之后，向该浆化物13添加水泥固化剂17，在水泥混炼槽20中进行混炼处理，由此，能够以更少的水泥量增加水泥固化物21的固化强度。
即，通过将包含有害物质以及潮解性化合物的废弃物11溶解于溶解水12进行浆化而得到浆化物的浆化工序，来实现废弃物11中的有害物质的分散化以及均匀化。然后，通过向包含有害物质以及潮解性化合物的浆化物13添加铁系添加剂15的铁系添加剂添加工序，将料浆中的作为有害物质的例如6价硒还原为与6价硒相比容易溶出为固相的4价硒。然后，通过向混合了铁系添加剂15的包含有害物质以及潮解性化合物的浆化物13添加水泥固化剂17并进行混炼的水泥固化剂添加工序，4价硒在水泥固化剂17中的碱与铁反应而氢氧化铁时发生固相共沉，进一步进行所述的分散/均匀化而使水泥的压缩强度增加，在该状态下，能较佳地促进水泥的固化反应。
而且，与该水泥固化强度的增加一起，也降低因潮解性化合物引起的水分向水泥固化物表面的渗出，其结果是，与潮解性化合物相伴地向外部渗出的有害物质封入到固化物内，从而也能够降低该有害物质的溶出浓度，因此，即便在长期地进行填埋处理的情况下，也能够得到满足环境排出基准的水泥固化物21。
接着，对实施例1的水泥固化处理装置10的整体动作进行说明。
在实施例1的水泥固化处理装置10中，包含各种有害物质以及潮解性化合物的废弃物11被导入到浆化槽14，借助溶解水12而得到浆化物13。此时，向浆化物13添加铁系添加剂15。通过添加该溶解水12而使废弃物11成为料浆，由此能够实现废弃物11中的有害物质的分散化以及均匀化。浆化物13被导入到水泥混炼槽20，从水泥固化剂供给部18供给水泥固化剂17，得到水泥混炼物19。该水泥混炼物19在水泥固化部22中进行干燥及养护，之后进行固化处理，从而得到压缩强度高的水泥固化物21。
以上，根据实施例1，在对包含各种有害物质以及潮解性化合物的废弃物11进行水泥固化处理时，在含有有害物质以及潮解性化合物的情况下，在先得到浆化物之后供给水泥固化剂17并进行水泥固化处理，因此，能够形成压缩强度较高的水泥固化物21。其结果是，在另外对水泥固化物21进行填埋处理时，能可靠地进行固定化处理，因此，能够进行满足环境排出基准的水泥固化物21的填埋处理。
实施例2
图4是实施例2的无排水化废气处理系统的概要图。
如图4所示，实施例2的无排水化废气处理系统100A具备：使燃料F燃烧的锅炉111；设置在将来自锅炉111的锅炉废气112排出的主烟道L11中且回收锅炉废气112的热的热回收装置即空气加热器AH；去除热回收后的锅炉废气112中的煤尘的除尘装置即集尘机113；将除尘后的锅炉废气112中含有的硫氧化物去除的脱硫装置114；从自脱硫装置114排出的脱硫排水(在吸收液法的情况下为吸收液料浆)115去除固态物质116的固液分离器117；对来自固液分离器117的分离水118进行喷雾的喷雾干燥装置119；从主烟道L11向喷雾干燥装置119导入来自锅炉废气112的一部分的分支气体112a的废气导入管线L12；使在喷雾干燥装置119中使分离水118蒸发干燥后的排出气体112b返回主烟道L11的排出气体输送管线L13；设置于排出气体输送管线L13且将排出气体112b中的包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐121分离的蒸发盐分离器122；将分离出的蒸发盐121溶解于溶解水12进行浆化而得到浆化物13的浆化槽14；向浆化槽14添加铁系添加剂15的铁系添加剂供给部16；从水泥固化剂供给部18向混合了铁系添加剂15的浆化物13添加水泥固化剂17而得到水泥混炼物19的水泥混炼槽20；以及对水泥混炼物19进行干燥及养护之后进行固化处理而形成水泥固化物21的水泥固化部22。
根据本系统，利用脱硫装置114对锅炉废气112进行净化，并且对其脱硫排水115进行固液分离，在喷雾干燥装置119内使用所导入的分支气体112a对分离出的分离水118进行蒸发干燥，因此，能够稳定地实施来自脱硫装置114的脱硫排水115的无排水化。
在此，无排水化废气处理系统100A的空气加热器AH是对从锅炉111经由主烟道L11供给的锅炉废气112中的热进行回收的热交换器。排出的锅炉废气112的温度例如为300℃～400℃左右，为高温，因此，利用该空气加热器AH在高温的锅炉废气112与常温的燃烧用空气之间进行热交换，通过热交换而成为高温的燃烧用空气被供给至锅炉111内。
在将向该空气加热器AH流入的锅炉废气112作为分支气体112a从主烟道L11经由废气导入管线L12分支的情况下，分支气体112a的气体温度较高(例如300～400℃)，能够通过使该高温排热与分离水118接触来有效地进行脱硫排水液滴的喷雾干燥。在实施例2中，空气加热器AH设置在将分支气体112a分支的废气导入管线L12的分支部X与通过排出气体输送管线L13使排出气体12c返回到主烟道L11侧的合流部Y之间。
集尘机113用于去除来自锅炉111的锅炉废气112中的煤尘。作为集尘机113，例如举出惯性力集尘机、离心力集尘机、过滤式集尘机、电集尘机、清洗集尘机等，但未特别限定。
脱硫装置114是以湿式的方式将由集尘机113去除煤尘后的锅炉废气112中的硫氧化物去除的装置。在该湿式脱硫装置114中，作为例如湿式的脱硫方法，能够采用使用例如石灰料浆来作为脱硫吸收液(以下也称为“吸收液”。)的石灰石膏法的脱硫法，但不局限于此。作为石灰石膏法的脱硫法以外，能够例示出例如氢氧化镁法、海水法、苛性钠法等的湿式脱硫装置。
使用图5对该湿式的脱硫装置的一例进行说明。图5是示出石灰石膏法的脱硫装置的一例的概要图。如图5所示，湿式的脱硫装置114使用例如石灰石料浆(使石灰石粉末溶解于水而得到的水溶液)60作为吸收液，装置内的温度例如为50℃左右。石灰石料浆60从石灰石料浆供给装置(脱硫装置用石灰供给装置)61被供给至脱硫装置114的塔底部62内的液池。被供给至脱硫装置114的塔底部62的石灰石料浆60经由吸收液循环管线65而被送至脱硫装置114内的多个喷嘴63，并从喷嘴63朝向塔顶部64侧以液柱的方式向上方喷出。吸收液循环管线65中设置有送液泵65a，通过驱动送液泵65a，从吸收液循环管线65向喷嘴63输送石灰石料浆60。从脱硫装置114的塔底部62侧升起的锅炉废气112与从喷嘴63喷出的石灰石料浆60气液接触，由此，锅炉废气112中的硫氧化物以及氯化汞被石灰石料浆60吸收而被从锅炉废气112分离、去除。由石灰石料浆60净化后的锅炉废气112作为净化气体112A从脱硫装置114的塔顶部64侧排出，并从烟囱140释放到外部。
在脱硫装置114的内部，锅炉废气112中的亚硫酸气体SO2与石灰石料浆60发生由下述式(1)表示的反应。
SO2+CaCO3→CaSO3+CO2···(1)
此外，吸收了锅炉废气112中的SOx的石灰石料浆60在供给至脱硫装置114的塔底部62的空气(未图示)的作用下被进行氧化处理，与空气发生由下述式(2)表示的反应。
CaSO3+1/2O2+2H2O→CaSO4·2H2O···(2)
这样，锅炉废气112中的SOx在脱硫装置114中以石膏(CaSO4·2H2O)的形式被捕获。
另外，如上所述，石灰石料浆60使用将储存于脱硫装置114的塔底部62的液体扬水的物质，但在该被扬水的石灰石料浆60中，伴随着脱硫装置114的运转由于反应式(1)、(2)而混合有石膏(CaSO4·2H2O)。以下，将该用于吸收该亚硫酸气体的石灰石石膏料浆(混合了石膏的石灰石料浆)称为吸收液。
在脱硫装置114中用于脱硫的吸收液(石灰石料浆60)通过脱硫装置114的吸收液循环管线65被循环再利用，并且经由与该吸收液循环管线65连接的吸收液排出管线L21，其一部分作为脱硫排水115向外部排出，另外被送至固液分离器117，在此进行脱水处理。该被固液分离出的分离水118包含例如水银、砷、硒等有害重金属类、例如Cl-、Br-、I-、F-等卤离子。
固液分离器117用于分离脱硫排水115中的固态物质(石膏)116与液体成分的分离水(滤液)118。作为固液分离器117，例如使用带式过滤机、离心分离机、滗析器型离心沉降机等。因此，从脱硫装置114排出的脱硫排水115由固液分离器117分离为固态物质(石膏)116和脱水滤液即分离水118。分离出的固态物质(石膏)116向系统外部(以下称为“系统外”。)排出。
另一方面，如图4所示，来自固液分离器117的分离水118经由分离水导入管线L22而被送至喷雾干燥装置119，在此进行蒸发干燥，实现作为脱硫排水的分离水118的无排水化。需要说明的是，将分离水118的一部分作为返送水118A，经由返送水管线L23而供给至脱硫装置114的塔底部62内。
喷雾干燥装置119具备：气体导入装置，其经由从来自锅炉111的锅炉废气112的主烟道L11分支的废气导入管线L12而被导入来自锅炉废气112的分支气体112a；以及喷雾装置52，其对经由分离水导入管线L22从固液分离器117导入的分离水118进行散布或喷雾。并且，利用导入的分支气体112a的排热使散布或喷雾出的分离水118蒸发干燥。在此，在来自锅炉废气112的分支气体112a中包含锅炉废气112中含有的燃烧灰，在由喷雾干燥装置119产生的蒸发干燥物中，燃烧灰与蒸发盐以混合的状态存在。需要说明的是，也可以在废气导入管线L12以及排出气体输送管线L13设置用于使分支气体112a以及排出气体12c的流入、排出停止的阻挡装置。
需要说明的是，虽然在实施例2的无排水化废气处理系统100A中未设置，但也可以在主烟道L11另外设置用于去除锅炉废气112中的氮氧化物的脱硝装置。需要说明的是，在设置脱硝装置的情况下，优选设置在锅炉111的下游且从主烟道L11将分支气体112a分支的分支部X的上游侧。
图6是示出实施例2的脱硫排水的喷雾干燥装置的一例的概要图。如图6所示，实施例2的喷雾干燥装置119具备：将分离水118作为喷雾液118a向喷雾干燥装置主体51内喷雾的喷雾装置52；设置于喷雾干燥装置主体51且导入用于干燥喷雾液118a的分支气体112a的导入口51a；设置于喷雾干燥装置主体51内且通过分支气体112a使喷雾液118a干燥、蒸发的干燥区域53；将有助于干燥的排出气体112b排出的排出口51b；以及对喷雾装置52的附着物的附着状态进行监视的附着物监视装置54。需要说明的是，附图标记57是分离出的固态成分，V1是液流量调整阀，V2、V3是气体流量调整阀。另外，分离水118也可以借助另外从压缩机55供给的空气56，以规定的流量和规定的喷雾液滴粒径通过喷雾装置52向喷雾干燥装置主体51内部喷雾。在实施例2中，作为分离水118的干燥用气体而使用从锅炉废气112分支出的分支气体112a，但本发明不局限于此，只要是使分离水118蒸发干燥的干燥气体，则也可以将锅炉废气以外的气体用作干燥用气体。
在此，作为喷雾装置52，只要是对分离水118以成为规定的液滴径的方式进行喷雾的装置，则其形式不限定。例如能够使用双流喷嘴、旋转雾化器等喷雾装置。需要说明的是，双流喷嘴适用于对比较少量的分离水118进行喷雾，旋转雾化器适用于对比较多量的分离水118进行喷雾。另外，喷雾器的数量不局限于一台，也可以根据其处理量而设置多台。
在此，在脱硫排水115中溶解的溶解成分(盐)直接在喷雾干燥装置119中干燥的情况下，会作为蒸发盐121而包含于从喷雾干燥装置119排出的排出气体112b中，因此，在向集尘机113供给而进行了集尘的情况下，在该集尘到的集尘灰113a中包含溶解成分。
在对包含该溶解成分的集尘灰113a直接进行填埋处理的情况下，来自集尘灰113a的溶解成分成为问题。另外，由于包含蒸发盐121，集尘机113的集尘负荷变高，需要增加集尘机113的容量。
在实施例2中，从排出气体112b分离蒸发盐121并进行处理，以使得即便在填埋了该集尘灰113a的情况下也不产生溶解成分。
在实施例2中，如图4所示，在排出气体输送管线L13设置有蒸发盐分离器122，该蒸发盐分离器122用于对从喷雾干燥装置119排出的排出气体112b中的具有溶解性的蒸发盐121进行固气分离。
作为该蒸发盐分离器122，例如是旋风分离器或袋式过滤器等的对气体中的固态成分进行分离的装置，分离出的蒸发盐121之后被进行水泥固化处理。另外，分离出蒸发盐121后的废气112c经由排出气体输送管线L13被返送到主烟道L11。
该分离出的蒸发盐121含有大量的潮解性的氯化钙(CaCl2)，因此，在该状态下直接填埋之后，通过吸取周围的大气中的水分而潮解性物质自身发生溶解，因此，在水泥固化处理时为了将其封固而需要更高的水泥强度。因此，在实施例2中，实施用于得到高水泥强度的水泥固化处理。
该实施例2中的水泥固化处理使用实施例1中说明的水泥固化处理装置10来进行。需要说明的是，在实施例1中，将废弃物11作为对象物进行水泥固化处理，但在实施例2中，水泥固化处理的对象物为蒸发盐121。
如图4所示，实施例2的水泥固化处理装置10具备：蒸发盐排出管线L31，其从蒸发盐分离器122向浆化槽14供给包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐121；浆化槽14，其将该蒸发盐121溶解于溶解水12进行浆化而得到浆化物13；铁系添加剂供给部16，其向浆化槽14添加铁系添加剂15；水泥混炼槽20，其从水泥固化剂供给部18向混合了铁系添加剂15的浆化物13添加水泥固化剂17，得到水泥混炼物19；以及水泥固化部22，其对水泥混炼物19进行干燥及养护之后进行固化处理而形成水泥固化物21。
在此，在实施例2中进行水泥固化处理的对象的蒸发盐121包含例如重金属(例如水银(Hg)、硒(Se)以及砷(As))等有害物质，并且与该有害物质一同还包含潮解性化合物。在此，重金属是指比重4以上的金属，除了水银(Hg)、硒(Se)以外，例如能够举出铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、铋(Bi)、铁(Fe)等。
另外，实施例2的处理对象的蒸发盐121除了包含有害物质以外还包含潮解性化合物。该潮解性化合物是指，在将该化合物的固体放置于大气中时，该固体吸收空气中的水分而呈现出固体在该水分中溶出的现象的物质。例如作为通常的潮解性化合物，例如能够举出氯化钙(CaCl2)、氢氧化钠(NaOH)、氯化镁(MgCl2)等。
关于实施例2的水泥固化处理装置10中的水泥固化处理的药剂(水泥固化剂17、铁系添加剂15)及该水泥固化的操作步骤以及试验例，与实施例1同样，省略重复的说明。
使用实施例2的无排水化废气处理系统100A的水泥固化处理装置10与实施例1同样地进行操作而得到的水泥固化物21的压缩强度(压溃强度)例如优选为150kg/cm2以上，更优选为200kg/cm2以上。通过在运用成套设备时事先掌握蒸发盐121中含有的重金属浓度与水泥固化物21中的成为目标的溶出浓度的关系，在以相同的运转条件(例如相同的燃料)运转的情况下定期地确认目标的压缩浓度，由此使该压缩强度能够成为满足溶出浓度的指标。需要说明的是，压缩强度根据溶出基准而设定。因此，在蒸发盐121中含有的纯金属浓度变高、目标的溶出基准变得严格的情况下，期望将较高的压缩强度作为指标而运用。
根据以上，为了从由蒸发盐分离器122分离出的蒸发盐121得到水泥固化物21，与实施例1同样地进行操作，首先使用溶解水12将蒸发盐121浆化而得到浆化物13之后，向该浆化物13添加粉体的水泥固化剂17，在水泥混炼槽20中进行混炼处理而得到水泥混炼物19。然后，对该得到的水泥混炼物19进行干燥及养护，之后进行固化处理，由此得到水泥固化物21。
此时的蒸发盐(固态物质)与水泥之比为1∶3～1∶6，优选为1∶5。
另外，在固态物质∶水泥＝1∶5时，将铁系药剂A、铁系药剂B添加以铁浓度换算为3重量％以上，优选为5重量％以上，更优选为6重量％以上。
另外，作为水分添加率(水分/总重量(蒸发盐、水泥固态剂、铁系添加剂))，优选为20％以上，更优选为30％以上。
蒸发盐的水泥固化处理方法具有如下工序：将包含重金属以及潮解性化合物的蒸发盐(浓缩物或蒸发盐)121溶解于溶解水12进行浆化而得到浆化物13的浆化工序；向该浆化物13添加铁系添加剂15的铁系添加剂添加工序；向混合了铁系添加剂15的包含重金属的浆化物13添加水泥固化剂17并进行混炼的水泥固化剂添加工序；以及对混合了水泥固化剂17的水泥混炼物19进行养护处理并进行水泥固化的水泥固化工序。
其结果是，不像以往那样在固体状态下直接对蒸发盐与水泥固化剂进行混炼，而在实施例2中，首先在浆化槽14中得到浆化物13，在使该料浆分散/均匀化之后，向该浆化物13添加水泥固化剂17，在水泥混炼槽20中进行混炼处理，由此，能够以更少的水泥量增加水泥固化物21的固化强度。
即，通过浆化工序，来实现蒸发盐121中的有害物质的分散化以及均匀化，在该浆化工序中，利用蒸发盐分离器122对在喷雾干燥装置119中进行喷雾干燥处理后的排出气体112中的包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐121进行固气分离，将分离后的蒸发盐121溶解于溶解水12进行浆化而得到浆化物。然后，通过向包含有害物质以及潮解性化合物的浆化物13添加铁系添加剂15的铁系添加剂添加工序，将料浆中的作为有害物质的例如6价硒还原为与6价硒相比容易溶出为固相的4价硒。然后，通过向混合了铁系添加剂15的包含有害物质以及潮解性化合物的浆化物13添加水泥固化剂17并进行混炼的水泥固化剂添加工序，使4价硒在水泥固化剂17中的碱与铁反应而生成氢氧化铁时发生固相共沉，进一步进行所述的分散/均匀化而使水泥的压缩强度增加，在该状态下，能较佳地促进水泥的固化反应。
而且，与该水泥固化强度的增加一起，也降低因潮解性化合物引起的水分向水泥固化物表面的渗出，其结果是，与潮解性化合物相伴地向外部渗出的有害物质也封入到固化物内，也能够降低该有害物质的溶出浓度，因此，即便在长期地进行填埋处理的情况下，也能够得到满足环境排出基准的水泥固化物21。
接着，对实施例2的无排水化废气处理系统100A的整体动作进行说明。在实施例2的无排水化废气处理系统100A中，例如来自燃煤的锅炉111的锅炉废气112由空气加热器AH回收其热，然后通过集尘机113去除锅炉废气112中的煤尘。去除煤尘后的锅炉废气112被导入到脱硫装置114，通过例如石灰吸收液去除锅炉废气中的硫成分(S成分)，然后，将净化后的废气从烟囱140向外部排出。来自脱硫装置114的脱硫排水115被导入到固液分离器117并分离出固态物质(石膏)116，分离水118的一部分作为返送水118A而向脱硫装置114返送。然后，向喷雾干燥装置119导入分离水118以进行无排水化处理。在被导入分离水118的喷雾干燥装置119中，通过导入锅炉废气112的一部分的分支气体112a来对分离水118进行喷雾干燥，从而能够进行来自脱硫排水的分离水118的无排水化处理。
来自喷雾干燥装置119的对干燥做出了贡献的排出气体112b在蒸发盐分离器122中将气体中的固态成分的蒸发盐121分离。该分离出的蒸发盐121被向浆化槽14导入，通过溶解水12得到浆化物13。此时，向浆化物13添加铁系添加剂15。通过进行该溶解水12的添加，能够先利用溶解水12使干燥后的蒸发盐121成为料浆，从而实现蒸发盐121中的有害物质的分散化以及均匀化。浆化物13被导入到水泥混炼槽20，并从水泥固化剂供给部18供给水泥固化剂17，得到水泥混炼物19。该水泥混炼物19在水泥固化部22中进行干燥及养护，之后进行固化处理，得到压缩强度高的水泥固化物21。
以上，根据实施例2，利用蒸发盐分离器122来分离在喷雾干燥装置119中对干燥做出了贡献的排出气体112b中含有的蒸发盐121的固态成分，因此，向主烟道L11返送的排出气体112c中的固态物质量降低。其结果是，减轻了对集尘机113造成的负荷，无需提高集尘机113的集尘能力。
另外，分离出的蒸发盐121之后被进行水泥固化处理，但在含有有害物质以及潮解性化合物的情况下，在浆化槽14中先得到浆化物13之后，在水泥混炼槽20中供给水泥固化剂17并进行水泥固化处理，因此，能够形成压缩强度较高的水泥固化物21。其结果是，在另外对水泥固化物21进行填埋处理时，由于进行了水泥固定化处理，因此，能够进行满足环境排出基准的水泥固化物21的填埋处理。
实施例3
图7是实施例3的无排水化废气处理系统的概要结构图。需要说明的是，针对与实施例2的无排水化废气处理系统相同的构件，标注相同的附图标记并省略其说明。在图7所示的实施例2的无排水化废气处理系统100B中，作为使蒸发盐121浆化的溶解水12，使用由固液分离器117将脱硫排水115分离后的分离水118B。
根据实施例3，在实施例2中的浆化槽14中的浆化工序时，使用来自脱硫排水115的分离水118的一部分118B作为溶解水而进行溶解处理，由此，能够实现无排水化废气处理系统100B中的排水减容化时的成本降低(例如喷雾干燥装置119的紧凑化、运转费用降低)。
实施例4
图8是实施例4的无排水化废气处理系统的概要结构图。需要说明的是，针对与实施例2以及3的无排水化废气处理系统相同的构件，标注相同的附图标记，省略其说明。在图8所示的实施例4的无排水化废气处理系统100C中，以实施例3为基础，在水泥混炼槽20中借助水泥固化剂17形成水泥混炼物19时，与水泥固化剂17一同添加粉煤灰141。粉煤灰141也能够使用来自用于去除锅炉废气112中的煤尘的集尘机113的集尘灰113a。
通过添加该粉煤灰141，蒸发盐121被粉煤灰141中的灰分、不活性成分稀释，粉煤灰141的量越多，越能够降低蒸发盐112中的氯化钙浓度等潮解性物质的表观浓度，因此，也能够实现潮解作用以及与潮解作用相伴地重金属向水泥固化物21的表面的渗出的降低。另外，也具有能够降低从集尘机113排出并被填埋的集尘灰113a的处理量的效果。
实施例5
图9是实施例5的无排水化废气处理系统的概要结构图。需要说明的是，针对与实施例2以及3的无排水化废气处理系统相同的构件，标注相同的附图标记，省略其说明。在图9所示的实施例5的无排水化废气处理系统100D中，以实施例3为基础，从干燥添加剂供给部143向将分支气体112a导入到喷雾干燥装置119的废气导入管线L12添加干燥添加剂142。
通过添加该干燥添加剂142，分支气体112a中的固态成分的比率上升，能够促进在喷雾干燥装置119中进行喷雾干燥时的分离水118的液滴蒸发以及蒸发盐121的固化。
在此，为了促进蒸发而向废气导入管线L12导入的干燥添加剂142也可以是其他的粉体，例如为水泥固化剂17、粉煤灰、碱粉。作为碱粉，能够例示例如碳酸钙(石灰岩)、氢氧化钙(熟石灰)、硫酸钙(石膏)等，但只要是能够促进干燥的物质即可，不局限于此。
图10是实施例5的另一无排水化废气处理系统的概要结构图。
在图10所示的无排水化废气处理系统100E中，以实施例5为基础，在利用蒸发盐分离器122分离出添加了干燥添加剂142的蒸发盐121之后，通过从蒸发盐排出管线L31分支且与废气导入管线L12连接的再循环管线L32，将分离出的包含干燥添加剂142的蒸发盐121的一部分121a添加到分支气体112a中。
通过使该包含干燥添加剂142的蒸发盐121的一部分121a再循环而添加于分支气体112a，分支气体112a中的固态成分的比率进一步上升，从而能够促进在喷雾干燥装置119中进行喷雾干燥时的分离水118的液滴蒸发以及蒸发盐121的固化。
实施例6
图11是实施例6的无排水化废气处理系统的概要结构图。需要说明的是，针对与实施例2以及3的无排水化废气处理系统相同的构件，标注相同的附图标记，省略其说明。在图11所示的实施例6的无排水化废气处理系统100F中，以实施例3为基础，设置有对由固液分离器117分离出的分离水118中的溶解成分进行计测的溶解成分计测装置170。根据由该溶解成分计测装置170计测出的溶解成分的值，来调整向浆化槽14添加的铁系添加剂15或者向水泥混炼槽20添加的水泥固化剂17中的任一方或双方的添加量。
分离水118中的溶解成分的计测定期或连续地(自动化)进行而存储其数据。
在此，作为分离水118中的溶解成分，例如将水银(Hg)、砷(As)、硒(Se)、硼(B)等作为计测对象。
也可以为，利用溶解成分计测装置170对这些溶解成分的浓度定期或连续地进行测定并作为数据存储，基于该存储的数据，利用控制装置171运算出与蒸发盐121中含有的例如硒(Se)、硼(B)的浓度分析结果相应的最经济的运转条件，由此，调整水泥固化剂17的添加量、铁系添加剂15的配合比，从而以最佳的方式进行控制。该控制可以由作业员进行，也可以自动地进行。在此，溶解成分的分析也可以通过原子吸光计测装置、ICP发光分光分析装置、ICP质量分析(ICP-MS)法等公知的分析装置来进行。
在例如燃料F的燃料种类、锅炉111、集尘机113的运转条件发生变动的情况下，例如水银(Hg)、砷(As)、硒(Se)、硼(B)等的含有浓度也变动较大，需要的药剂量也发生变动。当例如脱硫排水中的水银(Hg)、砷(As)、硒(Se)浓度变动较大时，有可能成为水泥添加量、铁系药剂的添加量过多或过少的状况，因此，根据这些浓度变动来适当地调整水泥添加量、铁系药剂添加量，从而能够避免该添加量过多或过少的添加。尤其是脱硫排水中的6价硒的含有量影响水泥添加量、铁系药剂的添加量，因此该定期分析是重要的。另外，由于脱硫排水中的硼(B)消耗水泥固化剂17中的碱成分，因此，当该硼的增减量变动较大时，有可能成为水泥固化剂17的添加量过多或过少的状况，因此，能够避免该添加量过多或过少的添加。在此，将与脱硫排水中的各分析对象成分相应的水泥添加量、铁系药剂的添加量的适当量称为“前馈量”。
图12是实施例6的另一无排水化废气处理系统的概要结构图。在图12所示的无排水化废气处理系统100G中，以实施例3为基础，也可以从水泥固化物21取出规定量的一部分21a，利用对水泥固化物21中的溶出成分进行计测的溶出成分计测装置172来计测溶出量。并且，也可以在控制装置171中，根据溶出计测数据，对相比基于脱硫排水的溶解成分计测的前馈量而不足或过量的水泥添加量、铁系药剂的添加量控制差分进行反馈修正，同时进行该水泥添加量、铁系药剂的添加量的增减，从而在遵守严格的溶出基准的同时以经济上最佳的条件进行运转。
实施例7
图13是实施例7的无排水化废气处理系统的概要结构图。需要说明的是，针对与实施例2以及3的无排水化废气处理系统相同的构件，标注相同的附图标记，省略其说明。在图13所示的实施例7的无排水化废气处理系统100H中，设置有对脱硫装置114的脱硫吸收液的氧化还原电位值进行计测的氧化还原电位计175。而且，使用该氧化还原电位计175，将脱硫吸收液中的氧化还原电位调整为100～200mV的区域。
利用氧化还原电位计175对脱硫吸收液的氧化还原电位(ORP：Oxidation-Reduction Potential，以下也称为“ORP”)进行计测并调整为100～200mV的区域，由此抑制存在于脱硫吸收液的4价硒被氧化为6价硒。即，与难分解性且很难防止溶出的6价硒相比而较容易变为固相的4价硒在被氧化为6价硒之前，被从脱硫排水供给至喷雾干燥装置，由此能够抑制硒的溶出浓度，结果是，关系到水泥添加量、铁系药剂的添加量降低。
尤其是，在使低S成分燃料、含重金属高的燃料等在锅炉111中燃烧的成套设备中或者在作为脱硫原料的石灰石中含锰(Mn)较多的成套设备中，预想容易成为高ORP的状态。在该情况下，例如通过添加还原性添加剂，使ORP值成为上述的适当区域，由此能够抑制6价硒的生成。由此，能够降低难分解性的6价硒在蒸发盐121中的比例。
在实施例4～7的无排水化废气处理系统100C～100H中，如实施例3的无排水化废气处理系统100B那样将分离水118的一部分118B作为溶解水进行浆化处理，但本发明不局限于此，也可以另外从外部向浆化槽14供给溶解水12来进行浆化处理。
另外，也可以适当组合实施例4～7的无排水化废气处理系统100C～100H的构成来进行浆化处理。
附图标记说明
10 水泥固化处理装置；
11 包含有害物质以及潮解性化合物的废弃物(废弃物)；
12 溶解水；
13 浆化物；
14 浆化槽；
15 铁系添加剂；
16 铁系添加剂供给部；
17 水泥固化剂；
18 水泥固化剂供给部；
19 水泥混炼物；
20 水泥混炼槽；
21 水泥固化物；
22 水泥固化部；
100A～100H 无排水化废气处理系统；
111 锅炉；
112 锅炉废气；
113 集尘机；
114 脱硫装置；
115 脱硫排水；
116 固态物质；
117 固液分离器；
118 分离水；
119 喷雾干燥装置；
121 包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐(蒸发盐)；
122 蒸发盐分离器。
Claims (20)
1.一种废弃物的水泥固化处理装置，其特征在于，
所述废弃物的水泥固化处理装置具备：
浆化槽，其将包含有害物质以及潮解性化合物的废弃物溶解于溶解水进行浆化而得到浆化物；
水泥混炼槽，其向混合了铁系添加剂的浆化物添加水泥固化剂，得到水泥混炼物；
铁系添加剂供给部，其向所述浆化槽或所述水泥混炼槽中的任一方或双方添加铁系添加剂；以及
水泥固化部，其对所述水泥混炼物进行养护处理而形成水泥固化物。
2.根据权利要求1所述的废弃物的水泥固化处理装置，其特征在于，
所述铁系添加剂是亚铁无机盐。
3.一种废弃物的水泥固化处理方法，该废弃物包含重金属以及潮解性化合物，所述废弃物的水泥固化处理方法的特征在于，具有如下工序：
浆化工序，在该浆化工序中，将包含重金属以及潮解性化合物的废弃物溶解于溶解水进行浆化而得到浆化物；
水泥固化剂添加工序，在该水泥固化剂添加工序中，向混合了铁系添加剂的包含重金属的所述浆化物添加水泥固化剂并进行混炼；
铁系添加剂添加工序，在该铁系添加剂添加工序中，向包含有害物质以及潮解性化合物的浆化物或水泥混炼物添加铁系添加剂；以及
水泥固化工序，在该水泥固化工序中，对混合了水泥固化剂的水泥混炼物进行养护处理而形成水泥固化物。
4.根据权利要求3所述的废弃物的水泥固化处理方法，其特征在于，
所述铁系添加剂为亚铁无机盐。
5.一种无排水化废气处理系统，其特征在于，
所述无排水化废气处理系统具备：
锅炉，其使燃料燃烧；
热回收装置，其设置于将来自所述锅炉的锅炉废气排出的主烟道，且对所述锅炉废气的热进行回收；
除尘装置，其去除所述热回收装置后的所述锅炉废气中的煤尘；
脱硫装置，其利用脱硫吸收液来去除所述除尘装置后的所述锅炉废气中含有的硫氧化物；
固液分离器，其从自所述脱硫装置排出的脱硫排水中去除固态物质；
喷雾干燥装置，其对来自所述固液分离器的分离水进行喷雾；
气体导入管线，其向所述喷雾干燥装置导入使所述分离水蒸发干燥的干燥用气体；
排出气体输送管线，其使在所述喷雾干燥装置中对所述分离水进行了蒸发干燥后的排出气体返回所述主烟道；
蒸发盐分离器，其设置于所述排出气体输送管线，且对所述排出气体中的包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐进行分离；
浆化槽，其将由所述蒸发盐分离器分离出的所述蒸发盐溶解于溶解水进行浆化而得到浆化物；
水泥混炼槽，其向所述浆化物添加水泥固化剂而得到水泥混炼物；
铁系添加剂供给部，其向所述浆化槽或所述水泥混炼槽中的任一方或双方添加铁系添加剂；以及
水泥固化部，其对所述水泥混炼物进行养护处理而形成水泥固化物。
6.根据权利要求5所述的无排水化废气处理系统，其特征在于，
所述溶解水是由所述固液分离器分离出的所述分离水的一部分。
7.根据权利要求5所述的无排水化废气处理系统，其特征在于，
与所述水泥固化剂一起向所述水泥混炼槽添加粉煤灰。
8.根据权利要求5所述的无排水化废气处理系统，其特征在于，
向分支气体中添加干燥添加剂。
9.根据权利要求8所述的无排水化废气处理系统，其特征在于，
在由所述蒸发盐分离器分离出添加了所述干燥添加剂的所述蒸发盐之后，将分离出的所述蒸发盐的一部分添加到分支气体中。
10.根据权利要求5所述的无排水化废气处理系统，其特征在于，
所述无排水化废气处理系统设置有溶解成分计测装置，该溶解成分计测装置对由所述固液分离器分离出的所述分离水中的溶解成分进行计测，
根据计测出的溶解成分的值，来调整所述铁系添加剂或水泥固化剂中的任一方或双方的添加量。
11.根据权利要求10所述的无排水化废气处理系统，其特征在于，
所述无排水化废气处理系统设置有溶出成分计测装置，该溶出成分计测装置对所述水泥固化物中的溶出成分进行计测，
根据计测出的溶出成分的值，来调整所述铁系添加剂或水泥固化剂中的任一方或双方的添加量。
12.根据权利要求5所述的无排水化废气处理系统，其特征在于，
所述无排水化废气处理系统设置有氧化还原电位计，该氧化还原电位计对所述脱硫装置的脱硫吸收液的氧化还原电位值进行计测，
将氧化还原电位调整为100～200mV的区域。
13.一种无排水化废气处理方法，其具有：
对来自锅炉的锅炉废气的热进行回收的热回收工序；
利用脱硫吸收液将所述锅炉废气中含有的硫氧化物去除的脱硫工序；
从在所述脱硫工序排出的脱硫排水中去除固态物质的固液分离工序；以及
对在所述固液分离工序分离出的分离水进行喷雾，并利用干燥用气体进行蒸发干燥的喷雾干燥工序，
所述无排水化废气处理方法的特征在于，具有：
蒸发盐分离工序，在该蒸发盐分离工序中，对所述喷雾干燥工序后的废气中的包含有害物质以及潮解性化合物的蒸发盐进行固气分离；
浆化工序，在该浆化工序中，将所述蒸发盐分离工序后的所述蒸发盐溶解于溶解水进行浆化而得到浆化物；
水泥固化剂添加工序，在所述浆化工序之后，在该水泥固化剂添加工序中添加水泥固化剂并进行混炼；以及
水泥固化工序，在所述水泥固化剂添加工序之后，在该水泥固化工序中对水泥混炼物进行养护处理而形成水泥固化物，
在所述浆化工序或所述水泥固化剂添加工序中的至少一方，具有向所述浆化物或所述水泥混炼物添加铁系添加剂的铁系添加剂添加工序。
14.根据权利要求13所述的无排水化废气处理方法，其特征在于，
所述溶解水是从所述脱硫排水分离出的所述分离水的一部分。
15.根据权利要求13所述的无排水化废气处理方法，其特征在于，
与所述水泥固化剂一起添加粉煤灰而得到所述水泥混炼物。
16.根据权利要求13所述的无排水化废气处理方法，其特征在于，
向分支气体中添加干燥添加剂。
17.根据权利要求16所述的无排水化废气处理方法，其特征在于，
在由所述蒸发盐分离器分离出添加了所述干燥添加剂的所述蒸发盐之后，将分离出的所述蒸发盐的一部分添加到分支气体中。
18.根据权利要求13所述的无排水化废气处理方法，其特征在于，
对由所述固液分离器分离出的所述分离水中的溶解成分进行计测，根据计测出的溶解成分的值，来调整所述铁系添加剂或水泥固化剂中的任一方或双方的添加量。
19.根据权利要求18所述的无排水化废气处理方法，其特征在于，
对所述水泥固化物中的溶出成分进行计测，根据计测出的溶出成分的值，来调整所述铁系添加剂或水泥固化剂中的任一方或双方的添加量。
20.根据权利要求13所述的无排水化废气处理方法，其特征在于，
对所述脱硫装置的脱硫吸收液的氧化还原电位值进行计测，将氧化还原电位调整为100～200mV的区域。
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