廃棄物燃焼からの微量有害物質の排出挙動の解析とシミュレーションモデルの構築

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ダイオキシン抑止や焼却灰処理の観点から、灰溶融タイプの高温焼却システムが注目されているが,燃焼・ガス化条件の高温化は、ガス状微量重金属の大気への放出を増大させ、その結果として大気環境中に微量重金属やサブミクロン粒子等を拡散させ、人体及び生態環境への影響が懸念される。微粉末の乾燥汚泥を酸素濃度の異なる条件で燃焼させたところ、下記の結論を得た。(1)酸素濃度10%の汚泥Aの燃焼では、PM1は灰中の1〜2%であったが、揮発分の高い汚泥Bでは7〜8%にも達した。酸素濃度を増加させると、0.1〜10μmのPMが増加した。(2)PMの生成経路として下記のルートがあることが明らかになった。0.1μm以下のPMは、気相析出型である。この時に重要になる元素は、S、P、Cl、Na、K、ZnおよびMnである。Si、Ca、Mg、FeおよびAlの沸点は高いため、揮発量は多くない。一方、0.1μm以上のPMの生成過程は、気相析出型と汚泥に含まれていた無機質粒子が分裂してそのままPMになる2経路がある。(3)SiやCa、Naなどを含む有機物(有機金属錯体)は熱分解時にはチャーから離脱することはなくチャー中の無機質あるいは有機質と結合してPMにはなりにくい。燃焼雰囲気では気相中で無機物と反応してPMを形成する。それぞれの量はP>Zn〜K>Na>S〜Cl>Mnとなった。揮発性の高いNa、KおよびZnに着目し、Na含有化合物、K含有化合物、Zn含有化合物として存在形態をCCSEMで調査した結果、Naについては、Na20、ナトリウムアルミナシリケート、Na3PO4などの生成が確認、Kについては、カリウムアルミナシリケート、KH2PO4などが、Znについては、ZnO、ZnFe2O4、ZnSO4などの生成が確認された。