成果報告書詳細
管理番号20100000001426
タイトル平成21年度成果報告書 研究協力事業 中国メガシティにおけるセメント工場を活用した循環型廃棄物処理技術の展開のための研究協力
公開日2010/9/9
報告書年度2009 - 2009
委託先名国立大学法人九州大学
プロジェクト番号P93048
部署名環境技術開発部
和文要約近年の中国、特に沿岸諸都市では経済発展に伴う廃棄物問題(特に埋立地の不足化)が重大な社会問題化している。一方、旺盛なインフラ建設需要からセメント需要が急増し続けており、それに伴って天然資源の大量消費が続いている。「廃棄物問題」と「セメント製造に伴う天然資源の大量消費」という二つの直面する問題に対し、両者の同時解決に貢献できる「セメント工場を活用した循環型廃棄物処理技術」に本研究では着目する。本研究では廃棄物焼却残渣のセメント原料化技術の開発を目指し、平成21年度では3項目を実施した。                                 (1)セメント原料としての中国焼却残渣(焼却灰)の性状把握:中国国内の廃棄物発生・処理状況、そして焼却施設の現況と建設計画について網羅的な調査を行った。経済成長に伴って廃棄物発生量も急増しており、2010年には日本の約5倍の発生量が予想されている。現状では埋立処分がほとんどであるが、中国政府は焼却処理の早期導入を目指して法整備を進めており、改修・新規建設予定の廃棄物焼却施設について地理的情報を含めて整理した。政府直轄市のうち特に上海市では、セメント原料化可能な廃棄物量に対して発生量が70%に達している。将来的に他都市のセメント工場も併せて利用する必要性が示唆された。上海市の2種類の焼却灰は日本の焼却灰よりも強熱減量が高く、未完全燃焼の状態にあることが示唆された。Al、Ca、Si、Feの主要元素含有量は日本の焼却灰と大きく変わらない反面、塩素含有量は日本のものより小さい。日本の焼却灰と異なって難溶性塩素がフリーデル氏塩以外の形態で存在しており、燃焼状況の違いが関与していると示唆された。                    (2)脱塩促進材を利用した焼却灰脱塩技術の開発:上海市の老港処分場に焼却灰の脱塩実験槽(10m×10m、深さ2.5mの台形四面体)を3基建設した。準好気性構造であり、実験槽底部に設置した浸出水集水管を通して浸出水を集水し、外部より実験槽内部へ空気を導入する。脱塩促進材は埋立から5年経過したaged refuseを用いた。aged refuseは良く混合することで物理組成ベースでの不均一性を回避できた。aged refuseのC/N比は15.6であり、土壌微生物にとっての最適範囲内にある。aged refuse中の塩素は難溶性が大部分であるが、埋立経過11年のaged refuseの分析より分解(脱塩)可能であることを確認した。実験槽Aには焼却灰のみを約235Mg、実験槽BおよびCには焼却灰80%、aged refuse20%の混合試料を約280Mg充填した。実験槽Cには人工散水装置も併せて設置した。また、すべての実験槽には土壌センサーを深さ・水平方向別に8点設置した。脱塩期間をシミュレートするため、過去に日本で実施した脱塩実験の結果をベースに焼却灰の脱塩モデルを構築した。ここでは難溶性塩素の形態として、フリーデル氏塩を想定している。シミュレーションより約2年間の脱塩期間で脱塩目標値(塩素含有量が0.1%以下)を達成できることが示唆された。                           (3)灰水洗技術の中国焼却残渣への適応性の検討:上海市の2種類の焼却飛灰は日本のものと化学成分的に大きな差異は無く、上海市内での発生場所の違いによる化学成分の差も少ないことを確認した。塩素の大部分は可溶性の形態であり、日本の焼却飛灰と同様である。この上海市の2種類の焼却飛灰を対象に灰水洗技術の適応性を調査したところ、脱塩性に差異は現れなかった。水洗工程における固液比が脱塩率に大きな影響を与え、特にろ過工程での脱水ケーキ洗浄が高い固液比においても脱塩率を向上できることを明らかにした。
英文要約Mega-cities in China have faced two serious social problems owing to their rapid economic growths. One problem is dramatic increase of municipal solid waste (MSW) generation. The Chinese national government has promoted the incineration treatment of MSW. However, rapid promotion of the incineration treatment will request the recycle of MSW incineration (MSWI) residues to lengthen service lifetime of existing landfill sites as well as in Japan. The other problem is huge consumption of natural resources for a half of global cement production in China. The innovative aspect of this project is to link the recycle of MSWI residues to the development of alternative resources for cement manufacturing. Therefore, the objective of this project is to develop low-cost dechlorination technology using bio-decomposition products of organic compounds to recycle MSWI residues as secondary cement resources. In the first year, three sub-objectives were investigated. 1) The characterization and evaluation of Chinese MSWI bottom ash as cement resources: Current conditions of MSW generation, treatment, and disposal in China were investigated as well as waste management strategies of China national government. Current and future situation of MSWI plant operations were also summarized. In Shanghai, the amount of generated MSW has already reached to 70% of estimated maximum capacity of local cement plants for MSWI bottom ash utilization. This situation might request some cement plants in other areas to receive MSWI bottom ash in the near future. MSWI bottom ash sampled from two incinerators in Shanghai had larger ignition loss than Japanese MSWI bottom ash, which means incomplete combustion of wastes. Chlorine content of Shanghai MSWI bottom ash was smaller than that of Japanese one. Although the most of insoluble chlorine in Japanese MSWI bottom ash was Friedel’s salt, this chlorine mineral was not detected in Shanghai MSWI bottom ash. Incomplete combustion of wastes seems to produce different forms of insoluble chlorine in Shanghai MSWI bottom ash. 2) Low-cost dechlorination technology for MSWI bottom ash: Three semi-plant scale dechlorination reactors were built in Laogang landfill site. Each reactor has semi-aerobic landfill structure. In this project, aged refuse, which was landfilled 5 years ago, has been used as the source of organic compounds. Carbon-nitrogen ratio of aged refuse was 15.6, which was suitable for microorganism activity in the soil environment. Although chlorine contained in aged refuse was insoluble, it was biodegradable and removable. Dechlorination reactor (A) received only MSWI bottom ash. Other reactors (B and C) received the mixture of MSWI bottom ash and aged refuse. The composition ratio of the mixture was 80% for MSWI bottom ash and 20% for aged refuse. Water will be supplied additionally to only reactor C in order to promote the dechlorination. 3) Water-washing technology for Chinese MSWI fly ash: MSWI fly ash sampled from two incinerators in Shanghai had comparably chemical and morphological characteristics with those of Japanese MSWI fly ash. There was no significant difference in chlorine removal efficiency for Shanghai and Japanese MSWI fly ashes by unmodified water-washing method. The solid-liquid (S/L) ratio had significant impact on chlorine removal efficiency. In particular, additional water-washing for dehydrated residues after the first washing process enabled high chlorine removal efficiency under low S/L ratio conditions.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る