(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却設備に付属する排ガス処理装置に於いて、主に塩化水素ガスを中和する目的で消石灰と水酸化マグネシウムとを水酸化マグネシウムが１０重量％〜３０重量％となるように混合した排ガス処理剤で排ガスを処理し、この排ガスから発生したばいじんを集塵器で捕集した飛灰を、セメント類、中和剤、無機吸着剤、キレート剤、水ガラス、リン酸塩、およびＰｂなどの有害金属化合物と反応して難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物からなる群から選択される１種以上を主たる構成成分とする有害金属安定化剤と、必要に応じて水を添加して混合、混練することからなる廃棄物処理方法。
【請求項２】
前記消石灰が、比表面積３０ｍ2／ｇ以上である請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項３】
前記中和剤が、硫酸塩、水酸化アルミニウム、塩化物からなる群から選択される１種以上である請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項４】
前記無機吸着剤が、比表面積２００ｍ2／ｇ以上の粉状アルミニウムシリケート、粉状二酸化珪素の少なくとも一方である請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項５】
前記キレート剤が、ジメチルジチオカルバミン酸塩、ジエチルジチオカルバミン酸塩、ジブチルジチオカルバミン酸塩、タンニン酸からなる群から選択される１種以上である請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項６】
前記水ガラスが、珪酸ソーダである請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項７】
前記リン酸塩が、水溶性リン酸ソーダである請求項１記載の廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物焼却飛灰中の有害金属などを安定化するのに有効な廃棄物処理方法であり、特に鉛（Ｐｂ）の溶出抑制が困難な廃棄物焼却飛灰中のＰｂなどの有害金属を安定化処理するのに有効な廃棄物処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、有害重金属などを含む廃棄物を処分する際には、セメントが処理剤として用いられ、セメントと廃棄物を混合し、水を加えて混練した後、養生固化し、有害金属などの溶出を防ぎ安定化する方法が用いられている。しかしながら、このように、単にセメントで固化する従来の廃棄物の処理方法には種々の問題があり、用途を限定しなければ２次公害が発生する恐れがある。特に、ゴミ焼却の際、電気集塵器やバグフィルターで捕捉された飛灰には、鉛（Ｐｂ）などの有害金属が高濃度に含まれているにもかかわらず、従来技術であるセメント処理では充分に溶出を防止できないため、現在では有害金属などの安定化が不充分なまま埋立処理されており、処理後の２次公害の問題が噴出している。
【０００３】
このように、今日では、単にセメントによって固化するだけでは有害金属などを含有する廃棄物を、有害金属などが溶出してこない状態に安定化することが困難なことが国内外で明らかとなってきている。そこで、有害金属などが陸上埋立処分時、あるいは海洋投棄処分時においても確実に封入され、有害金属などが再溶出せず、２次公害が発生しない廃棄物の処理方法が望まれていた。
【０００４】
このような課題に対し、本発明者らは特開平０７−１８５４９９号などにおいて、セメント類と還元性の金属、更には、これに硫酸アルミニウムや粉状アルミニウムシリケートなどを構成成分とする処理剤と、この処理剤を用いた廃棄物処理方法を提案している。また、同様な技術として、特公平０４−６１７１０号には、水溶性フォスフェート源を含有する処理剤による廃棄物処理方法も開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような従来技術を用いてさえも、Ｐｂなどの有害金属の溶出を実質的に防止することができない飛灰が存在し、また安定化処理が可能であったとしても、高価な有害金属安定化剤を多量に使用する結果、処理費用が膨大であったり、飛灰処理物が多量に発生するため埋立地の不足を生じるなど、公益に適合しない場合があり、更なる廃棄物処理技術の革新が求められている。上記問題は、一般ゴミなど、廃棄物の焼却飛灰（排ガスから発生するばいじんを集塵器で捕集した灰）において特に顕著である。
【０００６】
ここで、一般ゴミの焼却場を例に、焼却方式、飛灰に関する説明をしておく。一般ゴミの焼却設備は、代表的には、焼却炉、排ガスの冷却を目的とした熱交換器や水噴霧装置、塩化水素ガス（ＨＣｌガス）など酸性ガスの中和を目的とした消石灰吹き込み装置（排ガス誘導管内への吹き込み）、集塵器から構成されており、更にＳＯx 、ＮＯx 、ダイオキシンなどの有害成分除去装置、機器が付加されていることもある。また、排ガスから発生するはいじんを集塵器などで捕集した飛灰には、粉塵、消石灰とＨＣｌガスなど酸性ガスとの反応生成物、および消石灰の未反応残分、有害な低融点金属などが含有されている。この飛灰は、有害金属安定化剤と混合、混練され最終処分廃棄物として埋め立てられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような廃棄物処理の現状を鑑み、最終処分廃棄物である廃棄物焼却飛灰中の種々の有害金属を確実に封入し、有害金属などが再溶出しないように安定化することが可能な廃棄物の処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の従来技術における問題点を解決する目的で鋭意検討した結果、上記のような従来技術によっては実質的にＰｂなどの有害金属の溶出を防止できない飛灰、または多量の有害金属安定化剤を必要とする飛灰には共通の特徴があることを見出した。即ち、比較的容易に有害金属の溶出を防止できる飛灰と比較し、これら処理が困難な飛灰は、アルカリ性化合物を多量に含有することを知見した。多くの飛灰に含有されるアルカリ性化合物は、焼却炉の排ガス処理装置でＨＣｌガスの中和を目的として使用される消石灰の未反応分に起因するものと推定されることから、消石灰に加えて水酸化マグネシウムを使用すること、更に好ましくは、消石灰として、従来使用されている消石灰に較べ、反応性の高い消石灰を排ガス処理装置において使用することによって、この排ガスから発生するばいじんを集塵器で捕集した飛灰に含有されるアルカリ性化合物量を低減せしめ、更に、この飛灰に有害金属処理剤を適用することにより、容易にＰｂなどの有害金属の溶出を防止しうるとの発想に基づき本発明を完成させたものである。
【０００９】
即ち本発明は、廃棄物焼却設備に付属する排ガス処理装置に於いて、主にＨＣｌガスを中和する目的で消石灰と水酸化マグネシウムとを水酸化マグネシウムが１０重量％〜３０重量％となるように混合した処理剤を使用する。好ましくは、前記消石灰として３０ｍ2／ｇ以上の消石灰を使用することが望ましい。更に、前記のように処理した排ガスから発生するばいじんを集塵器などで捕集した飛灰を、セメント類、中和剤、無機吸着剤、キレート剤、水ガラス、リン酸塩、およびＰｂなどの有害金属化合物と反応して難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物からなる群から選択される１種以上を主たる構成成分とする有害金属安定化剤と、必要に応じて水を添加して混合、混練する廃棄物処理方法を内容とするものである。
【００１０】
【作用】
本発明の廃棄物処理方法が、飛灰中の鉛などを安定化する機構は必ずしも明らかではないが、次の様に想定できる。一般的にＰｂ化合物はアルカリ雰囲気中で溶解し易い傾向があることから、飛灰の場合、排ガス中のＨＣｌガス中和に使用される消石灰の未反応残分が、Ｐｂの溶出を促進する大きな要因と考えられる。そこで、本発明では、消石灰と水酸化マグネシウムの混合物、特に反応効率の高い高比表面積の消石灰と水酸化マグネシウムの混合物を排ガス処理剤として使用することにより、排ガス中の消石灰の未反応残分を低減せしめること、即ち生成したマグネシウム塩が消石灰の未反応残分と反応して消石灰の残分が減少すること、およびこのようにして処理した排ガスから発生するばいじんを捕集した飛灰に対して有害金属安定化剤を適用することの相乗効果によって、より効果的に飛灰中の有害金属の溶出を防止しうるものと考えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で排ガス処理剤に用いられる消石灰は、通常用いられているＪＩＳ特号消石灰でもよいが、比表面積３０ｍ2 ／ｇ以上の消石灰であれば、ＨＣｌガスとの反応効率がよく好ましい。消石灰は比表面積が大きいものがより好ましいが、工業的入手の容易性から比表面積３０〜６０ｍ2 ／ｇ程度のものが好ましく、例えば、特公平０６−８１９４号によって開示されている方法などによって作製することができる。具体的には、奥多摩工業株式会社製消石灰「タマカルク」の使用が工業的には好適である。同じく排ガス処理剤に用いられる水酸化マグネシウムは、工業的入手の容易性なもので十分であるが、ＨＣｌガスとの反応効率を考慮すると、比表面積が大きいものがより好ましい。これらの消石灰や水酸化マグネシウムの使用に際しては、粉状で使用すること、溶媒に分散して使用することなどが考えられ、特にＨＣｌガスとの反応性を考慮すると水に分散した状態で使用することが好適な態様である。また使用方法としては、排ガス中へ噴霧する常法に準拠することが好適である。
【００１２】
前記排ガス処理剤中の消石灰と水酸化マグネシウムとの混合比率は特に限定を受けないが、排ガス処理剤全体中に水酸化マグネシウムが１０重量％から３０重量％で十分である。消石灰と水酸化マグネシウムとからなる排ガス処理剤の使用量は、排ガス中のＨＣｌガス濃度、排ガスの温度、流量、および最終的に屋外へ排出するＨＣｌガス濃度などによって適宜設定しなければならないが、比表面積３０ｍ2／ｇ以上の消石灰を使用する場合には、従来一般的に使用されるＪＩＳ特号消石灰（比表面積１４．５ｍ2／ｇ）に較べ、比表面積が約２倍であることから、ＨＣｌガスとの反応効率が高く、おおよそＪＩＳ特号消石灰の約半分（重量）の添加で最終的に排出するＨＣｌガス濃度を同等にできる。この比表面積の大きい消石灰の特徴を利用するためにも、水酸化マグネシウムの混合比率は大きくない方が好ましく、前記のように１０重量％から３０重量％の範囲が好適である。
【００１３】
本発明で、有害金属安定化剤として用いられるものには、下記のようなものがある。
【００１４】
まず、セメント類としては、焼き石膏、ポルトランドセメント、早強セメント、ジェットセメント、高炉セメント、アルミナセメントなどが例示できる。
【００１５】
中和剤としては、硫酸アルミニウムなどの硫酸塩、非晶質水酸化アルミニウム、塩化鉄などが例示できるが、価格、工業的入手の容易性、実使用の容易さか硫酸塩、水酸化アルミニウム、塩化鉄が好ましく、粉末であることが好ましい。また、これら中和剤は、水溶液として使用したり、更には水分散状態で使用することもできる。水溶液として使用する場合には、中和剤として、塩酸や炭酸、硫酸などの無機酸も使うことができるが、飛灰中のＰｂ化合物と不溶性の化合物を形成しうるリン酸が特に好ましい。
【００１６】
無機吸着剤としては、各種活性白土と、合成珪酸、天然珪酸加工物、活性炭などが例示できるが、比表面積２００ｍ2 ／ｇ以上の粉状アルミニウムシリケート、粉状二酸化珪素が好ましい。更には、工業的入手の容易性から比表面積２００〜１０００ｍ2 ／ｇのものが好ましい。ただし、比表面積が２００ｍ2 ／ｇ以上の無機吸着剤は嵩高くハンドリング困難なものが多く、事前に造粒などの加工を行うことが好ましい。
【００１７】
キレート剤としては、−ＯＨ、−ＣＳＳＨ、−ＳＨ、＝ＮＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ2 など有害金属に対するキレート配位子を構造中に有する化合物、およびそれらの塩などが例示できるが、特に、Ｐｂ溶出防止性能の点でジメチルジチオカルバミン酸塩、ジエチルジチオカルバミン酸塩、ジブチルジチオカルバミン酸塩、タンニン酸が好ましい。工業的に入手可能なものとして、株式会社荏原製作所製アッシュクリーンＣ−３００、ミヨシ油脂株式会社製Ｎｅｗエポルバ−８００、日本曹達株式会社製ハイジオン、不二サッシ株式会社製アルサイトＬ−１０１、オルガノ株式会社製オルガナイト２０５０、住友化学工業株式会社製スミキレートＡＣ−２０、オリエンタル技研株式会社製オリトール、内外化学株式会社製ヒバイブロックなどが例示できる。
【００１８】
水ガラスとしては、汎用の水溶性珪酸塩、すなわち珪酸ソーダ、珪酸カリウムなどが例示でき、モル比（ＳｉＯ2 ／Ｍ2 Ｏ組成比：Ｍはアルカリ金属）は、市販の０．５〜４．２の範囲で任意に選択することができる。この中で、Ｐｂ溶出防止性能、価格を考慮すると珪酸ソーダであることが好ましく、更には、モル比約３のＪＩＳ規格３号水ガラスを用いることが好ましい。また、水ガラスに炭酸ＮａなどＣａイオンと反応して不溶性あるいは難溶性のＣａ化合物を生成する化合物、更には硫酸など水ガラスと反応してゲル化する化合物を適量添加することも鉛溶出防止性能を向上させる目的で有効である。
【００１９】
リン酸塩としては、正リン酸塩、正リン酸水素塩および縮合リン酸塩、縮合リン酸水素塩などが例示でき、更にナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などが例示できるが、水溶性塩であることが好ましく、水溶性のリン酸ソーダが好ましい。
【００２０】
その他の、鉛などの有害金属化合物と反応して難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物としては、硫化ソーダなどの硫化物、および炭酸塩、シュウ酸塩、硫酸塩、クロム酸塩などが例示できる。工業的に入手可能なものとして、例えば、栗田工業株式会社製アッシュナイトＲシリーズなどが例示できる。
【００２１】
本発明で用いられる有害金属安定化剤は、上記セメント類、中和剤、無機吸着剤、キレート剤、水ガラス、リン酸塩、およびＰｂなどの有害金属化合物と反応して難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物の内から選択される１種以上を主たる構成成分とするものであるが、不可避的不純物や、その他、飛灰と有害金属安定化剤との混練物の強度を増強するための添加剤、有害金属イオン還元剤、混練物に撥水性を付与するための添加剤などの各種添加剤を含むこともできる。また、構成成分が２種以上の場合、事前に混合して使用することもできるし、別々に飛灰に添加することもできる。選択した２種以上の構成成分相互で反応して有害金属安定化効果を阻害したり、有害ガスが発生するような場合には別々に添加することが好ましい。
【００２２】
本発明で用いられる有害金属安定化剤の添加量は、適用する飛灰の性状、および目標とするＰｂ溶出量によって適宜設定しなければならないが、通常、飛灰１００重量部に対し、１〜３５重量部となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の廃棄物の処理方法を用いて廃棄物焼却時の排ガス、およびこの排ガスから発生するばいじんを捕集した廃棄物焼却飛灰を処理することにより、飛灰中の有害金属、特に鉛が安定化され、溶出量が減少する。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（比較例および実施例）
一般ゴミ焼却場に於いて、屋外排気ガス中のＨＣｌ濃度を一定にするよう消石灰量を調整しながら焼却設備および排ガス処理装置を運転した場合の排ガスから発生したばいじんを捕集した飛灰を採取し、各種有害金属安定化剤を用いて処理を行った。飛灰は、消石灰として奥多摩工業株式会社製消石灰「タマカルク」を使用した場合（比較例）と、奥多摩工業株式会社製消石灰「タマカルク」８０重量％と水酸化マグネシウム２０重量％の混合物を使用した場合（実施例）の２種を採取した。なお、前記「タマカルク」の比表面積は３５〜４０ｍ2 ／ｇである。上記２種の飛灰に対し、各々表１に示す有害金属安定化剤を表１に示す添加量添加、混合し、更に適宜水を添加、混練したものを２０℃で７日静置した後、環境庁告示１３号（日本）のＰｂ溶出試験を行った。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0003683025.tif 000002
【００２６】
以上より、本発明の廃棄物処理方法が廃棄物焼却飛灰中の有害金属の溶出防止に極めて有効であることが明らかとなった。