(57)【要約】  本発明の固体廃棄物の処理方法は、焼却灰とリン源とを混合して６００℃以上１２００℃以下で加熱する。リン源としてはリン含有廃棄物及びリン含有化合物が挙げられ、リン含有廃棄物であることが好ましい。特に、リン源が、下水汚泥系リン含有廃棄物、農水産系リン含有廃棄物、工業系リン含有廃棄物、食品系リン含有廃棄物からなる群から選択される少なくとも１種であることが好適である。焼却灰が石炭単独又は石炭とバイオマスとの混合物を燃焼させて発生する石炭灰であることも好適である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰とリン源とを混合して６００℃以上１２００℃以下で加熱する工程を有する固体廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記リン源として、リン含有廃棄物を用いる、請求項１に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記リン源として、リン含有化合物を用いる、請求項１に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のリンの量が、１０質量倍以上である、請求項１〜３の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のカルシウムの量が、３０質量倍以上である、請求項１〜４の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のカルシウムの量が、７５質量倍以上である、請求項５に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記リン含有廃棄物が下水汚泥系リン含有廃棄物、農水産系リン含有廃棄物、工業系リン含有廃棄物及び食品系リン含有廃棄物からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項２に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記リン含有廃棄物が肉骨粉を含む、請求項２又は７に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記リン含有廃棄物として、一般下水汚泥又は工業下水汚泥と肉骨粉との組み合わせを用いる、請求項２、７又は８に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
前記焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のカルシウムの量が、１０００質量倍以下である、請求項１〜９の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１１】
前記焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のカルシウムの量が、４５０質量倍以下である、請求項１０に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１２】
焼却灰が石炭灰であって加熱処理の温度が７５０℃以上であるか、焼却灰がごみ焼却灰であって加熱処理の温度が７８０℃以下である、請求項１〜１１の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１３】
前記焼却灰と前記リン源との混合物中のリンの量が、０．１質量％以上１０質量％以下である、請求項１〜１２の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１４】
前記焼却灰と前記リン源との混合物中のカルシウムの量が、０．１質量％以上５０質量％以下である、請求項１〜１３の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１５】
前記リン源中のリン濃度が、９００℃で３時間焼成した状態で測定した蛍光Ｘ線分析におけるＰ２Ｏ５換算での値において、５質量％以上６０質量％以下である、請求項１〜１４に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１６】
前記リン源の使用量が、焼却灰１００質量部に対してリン元素換算で、０．１質量部以上６０質量部以下である、請求項１〜１５の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１７】
焼却灰とリン源との混合物を８０℃以上３００℃以下で加熱し、次いで、６００℃以上１２００℃以下で加熱する、請求項１〜１６の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１８】
前記焼却灰が、石炭単独又は石炭とバイオマスとの混合物を燃焼させて発生する石炭灰である請求項１〜１７の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項１９】
前記焼却灰に対して、前記リン源に加えて、ペーパースラッジ灰を添加した後に、６００℃以上１２００℃以下で加熱する、請求項１〜１８の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２０】
前記焼却灰に対して、前記リン源に加えて、ナトリウム成分を添加した後に、６００℃以上１２００℃以下で加熱する、請求項１〜１９の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２１】
前記ナトリウム成分がリン酸ナトリウム、水酸化ナトリウム及び塩化ナトリウムから選ばれる少なくとも一種である、請求項２０に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２２】
前記ナトリウム成分が塩化ナトリウムである、請求項２１に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２３】
前記焼却灰がごみ焼却灰であり、前記リン源が下水汚泥系リン含有廃棄物を含む、ごみ焼却灰におけるホウ素、砒素及び６価クロムの溶出量の低減方法である請求項１９〜２２の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２４】
前記リン含有化合物が、縮合リン酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ホスホン酸及びホスフィン酸並びにこれらの塩及びこれらの水和物からなる群から選択される少なくとも１種である請求項３に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２５】
前記リン含有化合物が、三リン酸五カリウム、縮合リン酸、縮合リン酸塩及び次亜リン酸塩からなる群から選択される少なくとも１種である請求項３又は２４に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２６】
前記焼却灰又はリン源に含まれるホウ素、砒素、セレン、フッ素、６価クロム、鉛、水銀及びカドミウムからなる群の少なくとも１種の溶出量を低減させる請求項１〜２５の何れか１項に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２７】
前記焼却灰又はリン源に含まれるホウ素、砒素、６価クロムからなる群の少なくとも１種の溶出量を低減させる請求項２６に記載の固体廃棄物の処理方法。
【請求項２８】
焼却灰とリン源とを混合して６００℃以上１２００℃以下で加熱する工程を有する、焼却灰又はリン源に含まれるホウ素、砒素、セレン、フッ素、６価クロム、鉛、水銀及びカドミウムからなる群の少なくとも１種の溶出抑制方法。
【請求項２９】
ホウ素、砒素及び６価クロムからなる群から選ばれる少なくとも１種の溶出を抑制する、請求項２８に記載の溶出抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼却灰からの有害微量元素溶出抑制方法としては、これまで、薬剤を添加する方法、溶媒で抽出する方法、加熱処理する方法等が知られている。この中でも比較的高い生産性で有害微量元素の溶出を抑制できる方法として、薬剤を添加する方法が汎用されているものの、添加する薬剤が製造コストを圧迫するため、これまで経済的な処理方法としては課題を有していた。【０００３】
例えば特許文献１には、ホウ素とフッ素とを含有する固体廃棄物に、リン酸化合物とカルシウム化合物とを混合して、ホウ素、フッ素を不溶化する方法が記載されている。【０００４】
特許文献２には、重金属含有灰に水、シリカゲル及びリン酸系重金属固定化剤を加えて混練する処理法が記載されている。同文献には、鉛の溶出量を低減する実施例が開示されている。【０００５】
特許文献３には、固体状廃棄物に、亜リン酸類及び／又は次亜リン酸類を添加し、３００℃以下に加熱して固体状廃棄物中の鉛等の有害な金属及び有機塩素化物を無害化する固体状廃棄物の処理方法が記載されている。【０００６】
特許文献４には、焼却灰、汚泥、及び建設発生土の群の中から選ばれる一種または二種以上の廃棄物を含む被焼成物を焼成して多孔質焼結体を製造する方法であって、前記焼成に際しての温度が６５０〜１０００℃とすること、この製造方法により６価クロムの溶出量を環境基準値以下にすることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１８１７５８号公報
【特許文献２】特開平１０−１７４９５２号公報
【特許文献３】ＵＳ６１３７０２７Ａ
【特許文献４】特開２００９−１３２５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の技術に対して、更に低コストに、またより多種の有害元素を不溶化できる有害元素の不溶化方法が望まれている。
更に、特許文献３に記載のように固体状廃棄物に、亜リン酸類及び／又は次亜リン酸類を添加し、３００℃以下に加熱した場合や、特許文献４のように焼却灰又は汚泥単独のみを焼成させた場合では、有害金属溶出抑制効果が十分なものではない。【０００９】
また、日本国内の廃棄物処分場のひっ迫に起因して、年々排出量が増加している家庭ごみ及び産業廃棄物由来の焼却灰の有効利用が望まれている。焼却灰の有効利用の例として、建築材料などの土木事業での再利用や埋立利用が挙げられる。しかしこれらの事業では、廃棄物を、屋外で長期間使用する材料に再利用することを前提としているので、焼却灰に含まれている有害微量元素の溶出による環境汚染が懸念される。そこで、焼却灰の有効利用を進める上で、有害微量元素の溶出抑制効果が高い方法の開発が必要となっている。【００１０】
本発明は前記の課題に鑑みなされたものであり、環境に悪影響を及ぼす有害微量元素である、ホウ素、砒素、セレン、フッ素、６価クロム、鉛、水銀及び／又はカドミウム等を含有している焼却灰からの有害微量元素の溶出を低減させる焼却灰の処理方法を提供することにある。具体的には、従来よりも生産性が高く、これらの有害微量元素の溶出量を土壌汚染対策法に規定される環境基準値以下に低減させ得る焼却灰の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、焼却灰とリン源とを混合して６００℃以上１２００℃以下で加熱する工程を有する固体廃棄物の処理方法を提供することにより、前記の課題を解決したものである。【００１２】
また、本発明は、焼却灰とリン源とを混合して６００℃以上１２００℃以下で加熱する工程を有する、焼却灰又はリン源に含まれるホウ素、砒素、セレン、フッ素、６価クロム、鉛、水銀及びカドミウムからなる群の少なくとも１種の元素の溶出抑制方法を提供するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。しかし、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。
本実施形態は、焼却灰とリン源とを混合して６００℃以上１２００℃以下で加熱する工程を有する固体廃棄物の処理方法である。固体廃棄物は本実施形態において焼却灰を指す。
【００１４】
本実施形態の処理の対象となる焼却灰としては例えば、家庭から排出される一般ごみの焼却灰、産業廃棄物焼却施設から発生する焼却灰、又は石炭火力発電所から排出されるフライアッシュやクリンカアッシュ等の石炭灰等が挙げられる。前記石炭灰は、石炭単独を燃焼させて発生する焼却灰であってもよく、あるいは、石炭とバイオマスとの混合物を燃焼させて発生する焼却灰であってもよい。バイオマスとは生物由来の有機物であり、例えば農作由来物、材木由来物であり、具体的には稲わら、もみ、ヤジガラ等の農作廃棄物や木質チップや木質ペレット、間伐材、建設用廃木材等の材木由来物などである。石炭とバイオマスとの混合物を燃焼させる場合の混合比率としては石炭灰：バイオマスの質量比が１：０．０１〜２．０が挙げられる。
【００１５】
前記焼却灰には、砒素、セレン、鉛、６価クロム、水銀及びカドミウムなどの重金属元素だけでなく、土壌汚染対策法に規定されるフッ素及びホウ素等の元素が多く含有されている場合、例えば後述する実施例のとおり環境庁告示第４６号に準じた方法で溶出量を測定した場合に下記実施例に記載の環境基準値を超えている場合がある。したがって、焼却灰をそのまま廃棄すると、これらの元素が環境中へ溶出し環境汚染の一因となるおそれがある。本発明の処理方法は、規制対象となっている前記８種の元素からなる群の少なくとも１種の元素について、焼却灰からの溶出量を低減するものである。本実施形態の処理方法は、特にホウ素、フッ素及び／又は６価クロムの溶出抑制に有効である。
【００１６】
焼却灰１０ｇ中の砒素、クロム及びホウ素の合計量（Ａ）としては、一般に０．１ｍｇ以上５０ｍｇ以下が挙げられ、本実施形態の処理方法の有効性の観点から、１．０ｍｇ以上３０ｍｇ以下が更に好ましい。焼却灰１０ｇ中の砒素、クロム及びホウ素の合計量は、何れの元素も誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）等で測定される。ＩＣＰ−ＭＳで測定を行う場合には、試料に硫酸、硝酸及び、フッ化水素酸を加えて２１５℃、１６ｈｒ密閉容器で加圧酸分解後、超純水で希釈した検液として定量を行う。
【００１７】
また、焼却灰１０ｇ中のリン量は特に限定されず、一般に、１ｍｇ〜１００ｍｇが挙げられる。ここでいうリン量はリン原子換算の量である。
焼却灰１０ｇ中のリン量は以下の方法で測定される。
試料を９００℃で３時間加熱した残渣を蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）し、５酸化２リン濃度測定値をリン単独での量に換算する。
【００１８】
焼却灰１０ｇ中のカルシウム量も特に限定されないが、例えば、１０ｍｇ〜５０００ｍｇ、特に１００ｍｇ〜３０００ｍｇが一般的な範囲である。焼却灰が石炭灰である場合、焼却灰１０ｇ中の好適なカルシウム量は１０ｍｇ〜５００ｍｇであり、焼却灰がごみ焼却灰である場合、焼却灰１０ｇ中の好適なカルシウム量は５００ｍｇ〜５０００ｍｇである。
焼却灰１０ｇ中のカルシウム量は以下の方法で測定される。
試料を９００℃で３時間加熱した残渣を蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）し、酸化カルシウム測定値をカルシウム単独での量に換算する。
【００１９】
本実施形態においては、リン源として、リン含有廃棄物及びリン含有化合物のいずれを用いて焼却灰を処理することもできる。
【００２０】
リン含有化合物としては、リンを含有する無機化合物が好ましい。例えば、縮合リン酸（ポリリン酸とも呼ばれる。）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、亜リン酸（Ｈ３ＰＯ３）、次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）、ホスホン酸（Ｈ２ＰＨＯ３）及びホスフィン酸（ＨＰＨ２Ｏ２）並びにこれらの塩及びこれらの水和物からなる群から選択される少なくとも１種のリン含有化合物が挙げられる。前記の塩としては、例えばアルカリ金属塩、並びにカルシウム塩及びマグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩が挙げられる。これらのリン含有化合物は１種を単独で又は複数種を組み合わせて使用することができる。
【００２１】
本実施形態に用いるリン含有化合物としては、好ましくはポリリン酸、ポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸カリウム、ポリリン酸カルシウム、メタリン酸、メタリン酸ナトリウム、メタリン酸カリウム、メタリン酸カルシウム、ピロリン酸、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、ピロリン酸カルシウム、三リン酸五ナトリウム、三リン酸五カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸一水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸カリウム、亜リン酸カルシウム、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸カルシウム、ホスホン酸ナトリウム、ホスホン酸カリウム、ホスフィン酸ナトリウム、ホスフィン酸カリウム及びホスフィン酸カルシウム並びにこれらの水和物が挙げられる。より好ましくは 三リン酸五カリウム、ポリリン酸、ポリリン酸塩及び次亜リン酸塩からなる群から選択される少なくとも１種である。更に一層好ましくは、ポリリン酸、ポリリン酸ナトリウム、三リン酸五カリウム、リン酸、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カルシウム及びホスフィン酸ナトリウム並びにこれらの水和物を挙げることができる。これらのリン含有化合物は１種を単独で又は複数種を組み合わせて使用することができる。
【００２２】
本実施形態に用いるリン含有廃棄物としてはリンを含有している廃棄物を広く包含する。リン含有廃棄物としては、下水汚泥系リン含有廃棄物、農水産系リン含有廃棄物、工業系リン含有廃棄物、食品系リン含有廃棄物が挙げられる。下水汚泥系リン含有廃棄物としては、一般下水汚泥、工業下水汚泥などが挙げられる。一般下水汚泥とは、生活排水を処理する下水処理場において生成する下水汚泥が挙げられる。工業下水汚泥としては、食品工場や化学工場などの工場からの排水及び廃液を、当該工場内の下水処理施設で処理する場合に該下水処理施設において生成する下水汚泥が挙げられる。生活排水を処理する下水汚泥や食品工場などから排出される工業排水を処理する下水処理施設では、排水中に含まれる環境汚染の原因となる様々な物質を、微生物により分解及び吸着し、水を浄化する。浄化の過程で微生物の死骸は集まって沈殿し、汚泥となる。これらの汚泥には、リンが多く含まれている。農水産系リン含有廃棄物としては、家畜や魚類の肉骨粉、家畜排泄物などの動物由来廃棄物並びに麦わらなどの植物由来廃棄物が挙げられる。工業系リン含有廃棄物としては、リン酸亜鉛化成処理工程排出スラッジ、電子部品及びプリント基板の加工又は脱脂工程等の洗浄液などが挙げられる。食品系リン含有廃棄物としては、おから、醤油かす、残飯等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組みあわせて用いることができる。
【００２３】
特に本発明の処理方法は、リン源としてリン含有廃棄物を用いることが好ましい。リン含有廃棄物は一般的に逆有償で取引されることが多く、そのため本発明においてリン含有廃棄物の使用量を増やすことで、焼却灰の処理コストを下げるメリットがある。更にリン含有廃棄物自体にも燃焼熱を有するものも多く、この燃焼熱により焼却灰との加熱処理時のエネルギーコストを下げる効果も有している。
特に、焼却灰とリン含有廃棄物との混合物を６００℃以上１２００℃以下で加熱することで、焼却灰とリン含有廃棄物の混合物中のカルシウム量・リン量の好適なバランスが得られ、その結果、得られた焼却物において、ホウ素、６価クロム及び／又は砒素の溶出量を低いものとすることができる。この場合の溶出量の低減は、単に石炭灰の単独物からの溶出量に比した場合のみならず、リン含有廃棄物単独焼却物からの溶出量に比しても優れたものとなる。
これらの観点から、リン含有廃棄物としては、好ましくは下水汚泥系リン含有廃棄物、農水産系リン含有廃棄物及び工業系リン含有廃棄物から選ばれる少なくとも一種であり、更に好ましくは下水汚泥系リン含有廃棄物及び／又は農水産系リン含有廃棄物であり、特に好ましくは一般下水汚泥（下記実施例では単に「下水汚泥」と記載する）、工業下水汚泥（下記実施例では単に「工業汚泥」と記載する）及び肉骨粉から選ばれる少なくとも一種である。ホウ素、６価クロム及び砒素の溶出量を低減する点で最も好ましい形態の一つは、一般下水汚泥又は工業下水汚泥と肉骨粉との組み合わせである。これらの廃棄物は含水物、乾燥物及び加熱物の何れであってもよい。
【００２４】
例えば、後述する比較例４、５、６、１３、１５、１６、１７に示すように本発明で用いるリン含有廃棄物は、これを焼却灰と混合せずに単独で６００℃以上１２００℃以下で加熱した加熱処理物としたときに、土壌環境基準対象元素、例えばホウ素、砒素、６価クロム又はリンの溶出量が一定以上であるものであってもよい。後述する実施例に示すように、本発明は、リン含有廃棄物を焼却灰と混合して６００℃以上１２００℃以下で加熱して加熱処理物とすることにより、その溶出量を低減させることが可能である。従って、本発明は、例えば、焼却灰とリン含有廃棄物とを混合して６００℃以上１２００℃以下で加熱する工程を有する、リン含有廃棄物からのホウ素、砒素、６価クロム又はリン等の土壌環境基準対象元素の溶出抑制方法を提供するものであってもよい。
【００２５】
本発明の効果が一層顕著に発現する観点から、本発明に用いるリン含有廃棄物中のリン含有量は、使用するリン含有廃棄物の形態や含液率によって大きく変化する。例えば一般的な脱水汚泥は含水率が８０−９０質量％となっているが、このような脱水汚泥と呼ばれる含水品だけでなく、水分を除去した乾燥品、更には２００〜９００℃で有機物を分解した汚泥加熱品の何れも使用することができる。従ってリン含有廃棄物の使用態様は特に制限されないものの、水分や有機物を大量に含んでいるものもあるため、９００℃で３時間加熱した状態で測定した蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）でのＰ２Ｏ５換算での値が、９００℃で３時間加熱したリン含有廃棄物の質量に対して、５〜６０質量パーセントが好ましく、１０〜４０質量パーセントであることがより好ましい。ここでいう加熱は、空気雰囲気下で行う。リン含有量が多い場合には、本発明の溶出抑制効果が小さくなる。また逆に少ない場合には生産性が大きく低下する等の課題が生じる。またこれらの廃棄物を用い、これを焼却灰と混合して加熱することによって、焼却灰並びにリン含有廃棄物に含まれる有害微量元素の溶出量を抑制できるとともに廃棄物の削減に寄与できる。
【００２６】
本発明においては焼却灰とリン源とを混合して該焼却灰を処理する。この時使用するリン源の添加量は、有害微量元素の溶出抑制効果が一層顕著に発現する観点から、焼却灰１００質量部に対してリン元素（Ｐ）換算で、０．００１質量部６０質量部以下であることが好ましく、０．０１質量部以上４０質量部以下であることが好ましく、０．０５質量部以上２０質量部以下であることがより好ましく、０．１質量部以上１０質量部以下であることが更に好ましい。リン源の添加量を０．００１質量部以上、特に０．０１質量部以上に設定することで、有害微量元素の溶出抑制効果が十分発揮される。また、リン源の添加量を６０質量部以下にすることで、焼却灰の処理物からのリンの溶出量を環境基準値以下にすることが容易である。
ここでいうリン源がリン含有廃棄物である場合、該廃棄物中のリンの量は、以下の方法で測定できる。
試料を９００℃で３時間加熱した残渣を蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）し、５酸化２リン濃度測定値をリン単独での量に換算する。
【００２７】
更に、砒素、６価クロム及びホウ素の溶出量低減効果を一層高める観点から、焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のリンの量が、１質量倍以上であることが好ましく、１０質量倍以上であることがより好ましく、１５質量倍以上であることが特に好ましい。一方、焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のリンの量は４００質量倍以下であることが、焼却灰の処理物からのリンの溶出量を環境基準値以下にすることが容易であるために好ましく、３００質量倍以下であることが、一層好ましい。ここでいう混合物中のリンの量には、焼却灰及びリン含有廃棄物それぞれのリン含有成分のほか、混合物が焼却灰及びリン含有廃棄物以外のリン含有成分を含む場合、当該リン含有成分のリンの量も含まれる。特に焼却灰が石炭灰であり且つ一般下水汚泥である場合に、焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のリンの量が１８質量倍以上であることは砒素溶出量低減の点で更に一層好ましい。
【００２８】
本実施形態において砒素、６価クロム及びホウ素の溶出抑制効果を高めるために、カルシウム量も重要である。例えば、焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、焼却灰とリン源との混合物中のカルシウムの量が、１０質量倍以上であることが好ましく、３０質量倍以上であることが特に好ましい。特に、焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、焼却灰とリン源との混合物中のカルシウムの量が、７５質量倍以上であると、砒素の溶出抑制効果が非常に優れたものとなるため好ましい。
【００２９】
焼却灰とリン源との混合物中のカルシウム量が重要である理由は明確ではないが、発明者は以下の理由と推測している。
例えば、焼却灰とリン源との混合物の加熱物において、リンとカルシウムとが加熱処理中にリン酸カルシウムを形成し、これが混合物表面を被覆した状態となることで、ホウ素、砒素及び６価クロムの溶出抑制効果が得やすいと考えられる。また、砒素は加熱処理中にカルシウムと結合して水不溶性のヒ酸カルシウム可能性も考えられる。
前記焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のカルシウムは上記の通り、一定量以上存在することが好ましいが、多すぎると６価クロムの溶出抑制に影響する場合がある。６価クロムを効果的に抑制する観点から、焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、前記焼却灰と前記リン源との混合物中のカルシウムの量は、１０００質量倍以下であることが好ましく、８００質量倍以下であることが更に好ましく、４５０質量倍以下であることが特に好ましい。
【００３０】
特に、焼却灰が石炭灰である場合、焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、石炭灰と前記リン源との混合物中のカルシウムの量は１０質量倍以上８００質量倍以下であることが更に好ましく、３０質量倍以上４５０質量倍以下であることが特に好ましく、４４５質量倍以下であることが最も好ましい。
また、焼却灰が一般ごみ焼却灰である場合、焼却灰中の砒素、クロム及びホウ素の合計量に対して、一般ごみ焼却灰と前記リン源との混合物中のカルシウムの量は、４００質量倍以上１０００質量倍以下であることが好ましく、６００質量倍以上８００質量倍以下であることが更に好ましい。
【００３１】
上記の混合物中のカルシウムの量には、焼却灰及びリン含有廃棄物それぞれのカルシウム含有成分のほか、混合物が焼却灰及びリン含有廃棄物以外のカルシウム含有成分を含む場合、当該カルシウム含有成分のカルシウムの量も含まれる。
例えばリン源のカルシウム量は以下の方法で測定できる。
試料を９００℃で３時間加熱した残渣を蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）し、酸化カルシウム測定値をカルシウム単独での量に換算する。
【００３２】
更に、混合物中のカルシウム量と混合物中のリンの量との質量比率（Ｃａ／Ｐ）は、０．５以上であることが、特に得られる処理物においてホウ素、砒素の溶出量を効果的に低減できるために好ましく、特に１以上であることがホウ素、砒素の溶出量の低減効果が最も高いため好ましい。一方、混合物中のカルシウム量と混合物中のリンの量との質量比率（Ｃａ／Ｐ）は、５０以下であることが６価クロムの溶出量を一層効果的に軽減できるために好ましく、とりわけ３０以下であることが好ましい。
【００３３】
焼却灰とリン源との混合物中のリン（元素Ｐ換算量）の量は、特に限定されないが、０．１質量％以上１０質量％以下であることが砒素、６価クロム及びホウ素の溶出量を効果的に低減できる点で好ましく、とりわけ０．３質量％以上５．０質量％以下であることが好ましい。
【００３４】
焼却灰とリン源との混合物中のカルシウムの量は特に限定されないが、０．１質量％以上５０質量％以下であることが砒素、６価クロム及びホウ素の溶出量を効果的に低減できる点で好ましく、とりわけ１．０質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。
【００３５】
本実施形態においてリン源としてリン含有廃棄物を用いる場合、リン含有廃棄物及び焼却灰の混合物に、リン含有廃棄物及び焼却灰以外のリン含有成分を含有させて、上記の好適なリン量に調整してもよい。
また、前記のリン含有成分としては、上記で挙げた各種リン含有化合物が挙げられるが、特に、リン酸ナトリウム、ポリリン酸、ポリリン酸ナトリウム、三リン酸五カリウム、リン酸、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、亜リン酸ナトリウム、並びにこれらの水和物  が挙げられ、特にリン酸ナトリウムが好ましい。
リン含有廃棄物及び焼却灰以外のリン成分の添加量は、固形分として、焼却灰１００質量部に対して、０．１〜４０質量部であることが好ましく、０．５〜２０質量部であることがより好ましい。
【００３６】
本実施形態においてリン源及び焼却灰の混合物に、リン源及び焼却灰以外のカルシウム含有成分及び／又はリン含有成分を含有させて、上記の好適なカルシウム量に調整してもよい。この場合のリン源は特にリン含有廃棄物であることが好ましい。前記のカルシウム含有成分としては、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、並びに、カルシウム分を多く有する製紙工場での廃棄物であるペーパースラッジ灰が挙げられ、特にペーパースラッジ灰、酸化カルシウムが好ましい。
リン含有廃棄物及び焼却灰以外のカルシウム含有成分の添加量は、固形分として、焼却灰１００質量部に対して、０．１〜４０質量部であることが好ましく、０．５〜２０質量部であることがより好ましい。
【００３７】
また、本発明においてリン源及び焼却灰の混合物に、ナトリウム成分を含有させると、特に得られた処理物において、ホウ素及び／又は６価クロムの溶出量を低減させることが出来るため好ましい。この場合のリン源は特にリン含有廃棄物であることが好ましい。ナトリウム成分としては、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム及び海水が挙げられ、特に塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウムが好ましく挙げられる。ナトリウム成分の添加量は、固形分として、焼却灰１００質量部に対して、０．１〜４０質量部であることが好ましく、０．５〜２０質量部であることがより好ましい。特に実施例Ｂ−４とＢ−５との比較から明らかな通り、ごみ焼却灰とリン源との混合物に塩化ナトリウム等のナトリウム成分を含有させることで、６価クロムの溶出量を容易に低減できるため好ましい。
また実施例Ｃ−１６と、Ｃ−１７及びＣ−１８との比較から明らかな通り、ナトリウム成分をリン含有廃棄物と焼却灰との混合物に添加することで、得られる本実施形態の処理物において、ホウ素の溶出量の低減を抑制することもできる。
【００３８】
本発明の処理方法において、焼却灰とリン源とを混合する方法に特に制限はない。例えば、焼却灰とリン源とを物理的に混合する方法、溶媒にリン源を溶解又は懸濁させた溶液又はスラリーを焼却灰に含浸する方法、焼却灰とリン源とを物理的に混合した後に溶媒を添加する方法などが挙げられる。
【００３９】
使用する溶媒としては、リン源を溶解し得るか、又は懸濁させ得るものを用いることができる。例えば、水（水道水、蒸留水、イオン交換水等）及び海水などの水性溶媒、並びにメタノール、エタノール及びイソプロピルアルコール等のアルコール類を初めとする有機溶媒を挙げることができる。好ましい溶媒は水である。有害微量元素の溶出抑制効果が一層顕著に発現する観点から、溶媒の使用量は、焼却灰１００質量部に対して、５質量部以上２００質量部以下であることが好ましく、１０質量部以上１００質量部以下であることがより好ましい。
【００４０】
本発明においては、焼却灰とリン源とを混合して混合物を得た後に、該混合物を加熱処理することが、有害微量元素の溶出抑制効果を十分に得る観点から好ましい。加熱処理の方法は特に制限はなく、例えば、一般的な焼成炉、環状炉、キルンなどの焼成装置を用いることができる。加熱処理の雰囲気は特に制限されず、例えば空気及び酸素等の酸素含有雰囲気、並びに窒素及びアルゴン等の不活性ガス雰囲気とすることができる。経済的な観点からは、空気中で加熱処理を行うことが好ましい。空気中で加熱処理する場合、有害微量元素の溶出抑制効果が一層顕著になる観点から、空気を流通させながら加熱処理を行うことが好ましい。
【００４１】
加熱処理は、加熱処理物からの有害微量元素の溶出量を抑制できる温度で行うことが好ましい。本発明者の検討の結果、６００℃以上で加熱すると、加熱処理物からの有害微量元素の溶出量を十分に抑制できることが判明した。この観点から、加熱温度は高ければ高いほど有害微量元素の溶出量を抑制できるが、例えば高温で逆に溶出しやすくなるものもある。そこで加熱処理は、６００℃以上（特に６００℃超）１２００℃以下とすることが好ましく、７００℃以上１２００℃以下とすることが更に好ましい。
特に焼却灰が石炭灰である場合、６価クロム、砒素及びホウ素の溶出抑制の観点から、７５０℃以上１２００℃以下とすることが一層好ましく、８００℃以上１１００℃以下とすることが更に一層好ましく、８５０℃以上１０００℃以下とすることが特に好ましい。一方、焼却灰が一般ごみの焼却灰である場合、６価クロム、砒素及びホウ素の溶出抑制の観点から、加熱温度は、６００℃以上１０００℃以下とすることが一層好ましく、６５０℃以上８５０℃以下とすることが更に一層好ましく、７００℃以上７８０℃以下とすることが特に好ましい。
【００４２】
本発明で用いる焼却灰としては石炭灰又は一般ごみ焼却灰の場合、６００℃以上、特に７００℃以上で加熱処理することで、リン源が、石炭灰などの焼却灰中に含まれる未燃炭素の分解を促進し、焼却灰中の未燃炭素含有量を低減させることも可能となる。このことは特に、焼却灰が、炭素が豊富な物質であるバイオマスと石炭との混合物を燃焼させて発生する石炭灰である場合に有利である。焼却灰中の未燃炭素含有量を低減させることによって、例えば石炭灰にセメントを添加する盛土材の調製時に、使用するセメント量を低減することができる。またコンクリート製造時に石炭灰を添加する場合には、石炭灰由来のカーボン浮きを抑制することができる。
【００４３】
加熱処理の時間は、加熱温度が上述の範囲である場合には、３０分以上２４時間以内が好ましく、１時間以上１０時間以内が更に好ましく、１時間以上５時間以内が一層好ましい。この範囲の時間で加熱を行うことで、加熱処理物からの有害微量元素の溶出量を十分に且つ経済的に抑制できる。
【００４４】
また、焼却灰とリン源との混合物を予め８０℃以上３００℃以下で加熱し、次いで、上記の加熱処理を行うことも好ましい。このようにすると、水分などの低沸点化合物の除去を効率的に行うことができるだけでなく、その後の高温加熱における有機物の分解も促進できるという利点がある。焼却灰とリン源との混合物を予め８０℃以上３００℃以下で加熱する場合、この加熱処理の方法及び加熱処理の雰囲気としては、上記の６００℃以上１２００℃以下の加熱処理の加熱処理の方法及び加熱処理の雰囲気として上記で挙げたものが挙げられる。また、焼却灰とリン源との混合物を予め８０℃以上３００℃以下で加熱する場合の加熱時間としては、上記の利点による効果をより一層高く奏させる点から、１５分以上１０時間以下が好ましく、３０分以上５時間以下が更に好ましい。
【００４５】
また、本発明において、上述した６００℃超、好ましくは７００℃以上における加熱処理の前に造粒工程を有していても有していなくてもよい。
上述した６００℃以上、好ましくは７００℃以上における加熱処理後の加熱処理物の性状としては、例えば粉状物、粒状物等が挙げられる。
【００４６】
以上のとおりの本発明の処理方法を用いることにより、生産性が高く、工業的に簡便に、且つ焼却灰の物性、組成及び原料に影響されることなく、焼却灰に含まれる、土壌汚染対策法に規定される複数の有害微量元素の溶出量を同時に環境基準値以下に低減させることができる。具体的には、ホウ素、砒素、セレン、フッ素、６価クロム、鉛、水銀及びカドミウムからなる群の少なくとも１種の元素の溶出量を低減させることができ、好ましくは、これらの群に含まれる２種以上の元素の溶出量を低減させることができ、更に好ましくは３種以上の元素の溶出量を低減させることができ、特に好ましくは、ホウ素、砒素及び６価クロムの溶出量を低減させることができ、最も好ましくは、これらの群に含まれるすべての元素の溶出量を低減させることができる。
【００４７】
本実施形態の処理方法によって得られた加熱処理物は、中性以外のｐＨ環境下においても、有害微量元素の溶出を抑制できるという効果を有する。例えば、中性以外のｐＨ環境下としては、２５℃でのｐＨ２．０〜５．０の酸性条件下や、ｐＨ８．０〜１２．０の塩基性条件下が挙げられる。
【００４８】
本発明の処理方法によって得られた加熱処理物は、これを屋外に放置しても、それに含まれる有害微量元素の溶出量が抑制されたものなので、該加熱処理物を、環境に配慮した素材として再利用することができる。再利用の用途としては例えば、セメントやコンクリートの混和材、地盤改良材、路盤材、盛土、埋め戻し材等の建築材料及び土木材料などが好適に挙げられる。
【実施例】
【００４９】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。以下の実施例及び比較例において、ホウ素、砒素、セレン、フッ素、６価クロム、鉛、カドミウム及び水銀の溶出試験は、平成３年日本環境庁告示第４６号に定められた方法に準じて行った。また、リンの溶出試験も日本環境庁告示第４６号と同様に行った。なお、以下の各実施例における焼却炉中での乾燥及び加熱は、いずれも大気雰囲気中で行った。またＸＲＦとしては、リガク社製のZSX Primusを用いた。
各表に記載する環境基準値は日本の環境省が定めた基準値である。なお下記のいずれの表にも記載していないが、水銀の環境基準値は０．０００５ｍｇ／Ｌ以下であり、カドミウムの環境基準値は０．０１ｍｇ／Ｌ以下である。【００５０】
平成３年日本環境庁告示第４６号に準じ下記の各実施例・比較例で採用した溶出試験方法は具体的には、以下の通りである。
（検液の調製方法）日本環境庁告示第４６号付表に記載の方法に準じて下記方法で作成する。
（１）試料（単位ｇ）と溶媒（純水に塩酸を加え、水素イオン濃度指数が5.8以上6.3以下となるようにしたもの）（単位ｍｌ）を重量体積比１０％の割合で混合し、かつ、その混合液が５０〜５００mｌとなるようにした。
（２）調製した試料液を常温（おおむね20℃）常圧（おおむね１気圧）で振とう機（あらかじめ振とう回数を毎分約200回に、振とう幅を４cm以上５cm以下に調整したもの）を用いて、６時間連続して振とうした。
（３）(１)から(２)の操作を行って得られた試料液を10分から30分程度静置後、毎分約3,000回転で20分間遠心分離した後の上澄み液を孔径0.45μmのメンブランフィルターでろ過してろ液を取り、定量に必要な量を正確に計り取って、これを検液とした。
（各元素の測定方法）
ホウ素、砒素、セレン、鉛、カドミウム、水銀、及びリン
誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）にて測定を行った。その際検液を0.3mol/l硝酸水溶液で希釈した溶液で各元素の定量を行った。
使用したＩＣＰ−ＭＳは、アジレント・テクノロジー製Agilent8000型である。  
フッ素、６価クロムは、イオンクロマトグラフにて測定を行った。その際検液を超純水で希釈した溶液で各元素の定量を行った。
使用したイオンクロマトグラフは、サーモフィッシャーサイエンスティフィック製ICS-2100型+MSQ Plusである。【００５１】
〔実施例Ａ−１〕
リン含有廃棄物として工場汚泥Ａ（含水率８８．５質量％、９００℃で３時間加熱後のリン含有量がＸＲＦでのＰ２Ｏ５換算で３４．４質量％）２５０ｇを石炭灰Ａ  １０ｇに添加して混合物を得た。石炭灰Ａは、石炭を燃焼させて生じた残渣である。また、工場汚泥Ａは、化学工場の排水処理施設で生じた下水汚泥である。得られた混合物を、焼成炉（卓上電気炉）中、２００℃で１時間乾燥した後、９００℃で３時間加熱処理した。得られた粉体状の加熱処理物から上記方法で検液を得て、当該検液中の有害微量元素の濃度を上記方法にて測定した。ホウ素、砒素、６価クロム以外の有害微量元素は、表５以外に、水銀＜０．０００５ｍｇ／Ｌ、カドミウム＜０．００１ｍｇ／Ｌ、リン＜０．１ｍｇ／Ｌであった。加熱処理物における元素分析（１１５０℃で分解）での炭素含有量は検出限界以下（＜０．０１質量％）であった。【００５２】
〔実施例Ａ−２〜Ａ−２０〕
実施例Ａ−１において、焼却灰の種類、リン含有廃棄物の種類、リン含有廃棄物の使用量、及び／又は、乾燥後の加熱処理の温度に係る条件を以下の表１に示す通りに変更した。また、炉の形状の項に「環状炉」と記載されている例については、焼成炉を卓上電気炉から環状電気炉に替えて、空気を流通させながら加熱処理した。焼成した。その点以外は実施例Ａ−１と同様とした。
表１中、肉骨粉は、含水率１３質量％、９００℃で３時間加熱後のリン含有量がＸＲＦでのＰ２Ｏ５換算で３１．９質量％のものを用いた（以下同様）。
工場汚泥Ｂは、含水率８０質量％、９００℃で３時間加熱後のリン含有量がＸＲＦでのＰ２Ｏ５換算で１８．５質量％のものを用いた（以下同様）。
石炭灰Ｂは、石炭とバイオマスとの質量比が１：０．０５の混合物を燃焼させて生じた残渣である（以下同様）。
石炭灰Ｃは、石炭を燃焼させて生じた残渣である（以下同様）。
石炭灰Ｄは、石炭を燃焼させて生じた残渣である（以下同様）。
なお、表１における使用量（ｇ／ｇ）の項において、例えば、実施例Ａ−９の「40（＋肉骨粉2.5）/10」との記載は、工場汚泥４０ｇ及び肉骨粉２．５ｇを焼却灰１０ｇと混合したことを示す。他のリン含有廃棄物に肉骨粉を加えたその他の実施例についても同様である。【００５３】
〔比較例１〜９〕
焼却灰及びリン含有廃棄物についていずれか一方のみを用いた。用いた焼却灰又はリン含有廃棄物の種類及びその量は表１に記載のものとし、乾燥後の加熱処理の温度、加熱処理の有無（有る場合は温度を記載、無い場合は「未焼成」と記載）、炉の形状について、以下の表１に示す通りとした。その点以外は、実施例Ａ−１と同様とした。【００５４】
実施例Ａ−１〜Ａ−２０、比較例１〜９におけるホウ素、砒素、６価クロムの溶出試験の結果を表１に示す。【００５５】
【表１】
2019009303.tif 000002
【００５６】
表１に示すとおり、リン含有廃棄物の使用の有無による有害微量元素の溶出量を比較したところ、実施例Ａ−１ないしＡ−１５のリン含有廃棄物を使用することによって、リン含有廃棄物を使用せず焼却灰のみを使用する比較例１ないし３と比較して、ホウ素、砒素及び６価クロムの溶出量を低減できることが判る。また逆に石炭灰の使用の有無による有害微量元素の溶出量を比較したところ、実施例Ａ−１ないしＡ−１２の石炭灰Ａを使用することによって、焼却灰を使用せずリン含有廃棄物のみを使用する比較例４及び５と比較して、ホウ素、砒素及び６価クロムの溶出量を低減できることが判る。また同様にＡ−１３ないしＡ−１５についてもリン含有廃棄物のみを使用する比較例６を比較してホウ素、砒素及び６価クロムの溶出量を低減できることが判る。つまり焼却灰とリン含有廃棄物の混合下で加熱処理することで、各々を単独で処理する以上に複数の有害微量元素の溶出量を低減できることが判る。
また、実施例Ａ−１６〜Ａ−２０と、対応する各比較例との比較により、上記と同様に、焼却灰単独に比してホウ素、砒素及び６価クロムの溶出量を低減できることが判る。【００５７】
〔実施例Ｂ−１〕
リン含有廃棄物として工場汚泥Ａ１００ｇをごみ焼却灰１０ｇに添加して混合物を得た。ごみ焼却灰は、一般家庭ごみを燃焼させて生じた残渣である（以下、単に「ごみ焼却灰」ともいう）。この混合物を、焼成炉中２００℃で１時間乾燥した後、９００℃で３時間加熱処理した。得られた粉体状の加熱処理物から上記方法で検液を得て、当該検液中の有害微量元素の濃度を上記方法にて測定した。ホウ素、砒素、６価クロム以外の有害微量元素は、水銀＜０．０００５ｍｇ／Ｌ、カドミウム＜０．００１ｍｇ／Ｌ、リン＜０．１ｍｇ／Ｌであった。加熱処理物における元素分析（１１５０℃で分解）での炭素含有量は検出限界以下（（＜０．０１質量％）であった。【００５８】
〔実施例Ｂ−２〜Ｂ−７〕
実施例Ｂ−１での加熱温度、リン含有廃棄物の種類又はリン含有廃棄物の量を表２に示す通りとした。その点以外は、実施例Ｂ−１と同様の操作を行った。また、実施例Ｂ−５は、石炭灰及びリン含有廃棄物の混合物に、更に石炭灰１質量部に対して０．１質量部の塩化ナトリウムを添加した。
下水汚泥Ａは、含水率８４．３質量％、９００℃で３時間加熱後のリン含有量がＸＲＦでのＰ２Ｏ５換算で２６．８質量％である（以下同様）。
下水汚泥Ｃは含水率８１．２質量％、９００℃で３時間加熱後のリン含有量がＸＲＦでのＰ２Ｏ５換算で２５．７質量％である（以下同様）。【００５９】
〔比較例１０及び１１〕
比較例１０は実施例Ｂ−１において、リン含有廃棄物を使用しない以外は、実施例Ｂ−１と同様の操作を行った。比較例１１は実施例Ｂ−３においてリン含有廃棄物を使用しない以外は、実施例Ｂ−３と同様の操作を行った。【００６０】
実施例Ｂ−１〜Ｂ−７、比較例１０及び１１におけるホウ素、砒素、６価クロムの溶出試験の結果を表２に示す。【００６１】
【表２】
2019009303.tif 000003
【００６２】
表２に示すとおり、ごみ焼却灰にリン含有廃棄物を混合して加熱した実施例Ｂ−１ないしＢ−７では、ごみ焼却灰のみを加熱した比較例１０及び１１と比較して、特に６価クロムの溶出が抑制されていることが判る。得られた分析結果を表３に示す。【００６３】
〔実施例Ｃ−１〕
実施例Ａ−１において、使用するリン含有廃棄物を下水汚泥Ａ及び肉骨粉とし、リン含有廃棄物の使用量を表１のように変更した。これらの点以外は、実施例Ａ−１と同様の操作を行った。【００６４】
〔実施例Ｃ−２〜Ｃ−２１〕
リン含有廃棄物の種類、リン含有廃棄物の量又は加熱処理の温度を表３の条件に変更した以外は、実施例Ｃ−１と同様とした。得られた分析結果を表３に示す。下水汚泥Ｂは含水率８１．７質量％、９００℃で３時間加熱後のリン含有量がＸＲＦでのＰ２Ｏ５換算で１６．５質量％であった。乾燥下水汚泥Ｄは２００℃で下水汚泥を気流乾燥した粒状汚泥であり、含水率９質量％であって、９００℃で３時間加熱後のリン含有量がＸＲＦでのＰ２Ｏ５換算で２７．２質量％であった。
なお、表３における添加剤の項に記載のＮａ３ＰＯ４は、リン酸ナトリウム１２水和物を用いた。ＰＳ灰とは、ペーパースラッジ灰を指す。添加剤はいずれも乾燥及び加熱処理に先立ち、石炭灰とリン含有廃棄物との混合物に添加した。
また、Ｃ−３で得られた加熱処理物の溶出液の分析において、ホウ素、砒素、６価クロム以外の有害微量元素は、水銀＜０．０００５ｍｇ／Ｌ、カドミウム＜０．００１ｍｇ／Ｌ、鉛＜０．０１ｍｇ／Ｌ、リン＜０．１ｍｇ／Ｌであった。加熱処理物における元素分析（１１５０℃で分解）での炭素含有量は検出限界以下（＜０．０１質量％）であった。
また、実施例Ｃ−１３で得られた加熱処理物の溶出液において、ホウ素、砒素、６価クロム以外の有害微量元素は、水銀＜０．０００５ｍｇ／Ｌ、カドミウム＜０．００１ｍｇ／Ｌ、鉛＜０．０１ｍｇ／Ｌ、リン＜０．１ｍｇ／Ｌであった。加熱処理物における元素分析（１１５０℃で分解）での炭素含有量は検出限界以下（＜０．０１質量％）であった。【００６５】
〔比較例１２〜１６〕
焼却灰及びリン含有廃棄物についていずれか一方のみを用いた。用いた焼却灰又はリン含有廃棄物の量は表３に記載のものとし、乾燥後の加熱処理の温度について、以下の表３に示すとおりとした。その点以外は、実施例Ｃ−１と同様とした。【００６６】
実施例Ｃ−１〜Ｃ−２１、比較例１２〜１６におけるホウ素、砒素、６価クロムの溶出試験の結果を表３に示す。【００６７】
【表３】
2019009303.tif 000004
【００６８】
表３に示すとおり、実施例Ｃ−１〜Ｃ−２５では、石炭灰のみを用いた比較例１及び２と比較して、リン含有廃棄物の由来に関係なく有害微量元素、特にホウ素及び６価クロムの溶出を低減できることが判る。【００６９】
〔実施例Ｄ−１〕
リン含有廃棄物として肉骨粉（含水率１３質量％、９００℃で３時間加熱後のリン含有量がＸＲＦでのＰ２Ｏ５換算で３１．９質量％）１０ｇを石炭灰Ａ１０ｇに添加して混合物を得た。この混合物を、焼成炉中２００℃で１時間乾燥した後、９００℃で３時間加熱処理した。得られた粉体状の加熱処理物から上記方法で検液を得て、当該検液中の有害微量元素の濃度を上記方法にて測定した。ホウ素、砒素、６価クロム以外の有害微量元素は、表６に示す以外、水銀＜０．０００５ｍｇ／Ｌ、カドミウム＜０．００１ｍｇ／Ｌであった。加熱処理物における元素分析（１１５０℃で分解）での炭素含有量は検出限界以下（（＜０．０１質量％）であった。【００７０】
〔実施例Ｄ−２及びＤ−３〕
実施例Ｄ−１で使用したリン含有廃棄物の肉骨粉の使用量及びその加熱温度を表３に示した量及び温度とした以外は、実施例Ｄ−１と同様の操作を行った。【００７１】
〔比較例１７〕
焼却灰を用いなかった以外は実施例１と同様とした。【００７２】
実施例Ｄ−１〜Ｄ−３、比較例１７におけるホウ素、砒素、６価クロムの溶出試験の結果を表４に示す。【００７３】
【表４】
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【００７４】
表４に示すとおり、石炭灰Ａと肉骨粉を混合して所定温度で加熱することにより、石炭灰Ａ単独物に比して、ホウ素、砒素の溶出量が低減することが判る。また肉骨粉単独での加熱品に比して６価クロムの溶出量が低減することも判る。【００７５】
上記の各実施例及び比較例の一部について、セレン及びフッ素並びに鉛又はリンの溶出量を測定した結果を下記表５及び６に示す。【００７６】
【表５】
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【００７７】
【表６】
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【００７８】
表５及び表６に示すように、焼却灰及びリン含有化合物を混合して所定温度で加熱することにより、焼却灰単独又はその加熱品におけるセレンやフッ素の溶出を低減できるほか、汚泥単独の加熱品における鉛又はリンの溶出を低減できることが判る。【００７９】
〔実施例Ｅ−１〕
リン含有廃棄物として工場汚泥Ａ４０ｇを石炭灰Ａ  １０ｇに添加して混合物を得た。石炭灰Ａは、石炭を燃焼させて生じた残渣である。この混合物を、焼成炉中、２００℃で１時間乾燥した後、９００℃で３時間加熱処理した。得られた粉体状の加熱処理物１質量部に、上記方法で用いた溶媒の代わりに、表７の「抽出液ｐＨ」の水溶液１０質量部を添加し混合して検液を作成し、当該検液について上記方法にて有害元素の濃度を測定した。その結果を表７に示す。
なお、以下表７の「抽出液ｐＨ」の項において、「２．８」とは２５℃でのｐＨ＝２．８の希硫酸水溶液を指し、「１１．９」とは、２５℃でのｐＨ＝１１．９の消石灰水を指し、「２．１」とは２５℃でのｐＨ＝２．１の希硫酸水溶液を指す。【００８０】
〔実施例Ｅ−２〜Ｅ−１９、比較例１８〜２０〕
リン含有廃棄物の種類、リン含有廃棄物の量、焼却灰の種類、加熱処理の温度又は使用する抽出溶媒の種類に係る条件について、表７に示す通りに変更した以外は実施例Ｅ−１と同様にした。結果を表７に示す。【００８１】
【表７】
2019009303.tif 000008
【００８２】
表７に示すとおり、実施例Ｅ−１〜Ｅ−１６は、対応するｐＨの石炭灰Ａのみをもちいた比較例（比較例１８、１９又は２０）と比較して、いずれも有害微量元素の溶出量を低減できることが判る。また実施例Ｅ−１７〜Ｅ−１９から、焼却灰種を異ならせた場合も、幅広いｐＨ範囲で溶出基準を守ることができていることが判る。【００８３】
次にリン含有化合物を用いた実施例・比較例について説明する。なお、下記表８〜１３における混合物は、焼却灰１００質量部として１０．０ｇ用いたものである。
〔実施例Ｆ−１〕
リン含有化合物として８５％リン酸１．４７質量部を水４０質量部に溶解させた水溶液を石炭灰Ａ１００質量部に添加して混合物を得た。石炭灰Ａは、石炭を燃焼させて生じた残渣である。この混合物を、焼成炉中１１０℃で３時間乾燥した後、９００℃で３時間加熱処理した。得られた粉体状の加熱処理物から上記方法で検液を得て、当該検液中の有害微量元素の濃度を上記方法により測定した。その結果を表８に示す。また、他の有害微量元素は、水銀＜０．０００５ｍｇ／Ｌ、カドミウム＜０．００１ｍｇ／Ｌ、鉛＜０．０１ｍｇ／Ｌ、リン２．２ｍｇ／Ｌであった。加熱処理物における元素分析での炭素含有量は検出限界以下（１１５０℃で分解）であった。【００８４】
〔実施例Ｆ−２ないしＦ−１４〕
実施例Ｆ−１で使用したリン含有化合物及びその使用量を、以下の表８に示すとおりに変更した以外は、実施例Ｆ−１と同様の操作を行った。得られた加熱処理物の分析結果を表８に示す。【００８５】
【表８】
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【００８６】
〔実施例Ｆ−１５〕
リン含有化合物として三リン酸五カリウム（Ｋ５Ｐ３Ｏ１０）１．２５質量部を水４０質量部に溶解させた水溶液を石炭灰Ｅ１００質量部に添加して混合物を得た。石炭灰Ｅは、石炭とバイオマスとを質量比１：０．０５で混合させて燃焼させて生じた残渣である。この混合物を、焼成炉中９００℃で１時間加熱処理した。得られた加熱処理物について、上記Ｆ−１と同様の分析を行った。分析結果を表９に示す。【００８７】
〔実施例Ｆ−１６ないしＦ−２３〕
実施例Ｆ−１５で使用した石炭灰Ｅに代えて、表９に示す石炭灰又はごみ焼却灰を用い、且つリン含有化合物の使用量を表９に示す値に代えた以外は、実施例Ｆ−１５と同様の操作を行った。得られた加熱処理物の分析結果を表９に示す。石炭灰Ｆ−Ｋは、石炭を燃焼させて生じた残渣である。【００８８】
〔比較例２３ないし２７〕
実施例Ｆ−１５ないしＦ−２３で用いた石炭灰Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＪ並びにごみ焼却灰そのものについて上記方法で得た検液について、上記と同様に各有害微量元素の濃度測定を行った。その結果を表９に示す。【００８９】
【表９】
2019009303.tif 000010
【００９０】
〔実施例Ｆ−２４ないしＦ−２９〕
焼却灰として石炭灰Ａ１００質量部を使用した。また、リン含有化合物及びその使用量を、表１０に示すとおりに変更した。更に、表１０に示す温度で加熱処理した。これら以外は実施例Ｆ−１の操作を行った。得られた加熱処理物の分析結果を表１０に示す。【００９１】
〔比較例２８及び２９〕
実施例Ｆ−２４の加熱温度を、表１０に示す加熱温度に変更した以外は実施例Ｆ−２４と同様の操作を行った。得られた加熱処理物の分析結果を表１０に示す。【００９２】
〔比較例３０及び３１〕
実施例Ｆ−２４においてリン含有化合物を使用せず、且つ表１０に示す加熱温度に変更した以外は実施例Ｆ−２４と同様の操作を行った。得られた加熱処理物の分析結果を表１０に示す。【００９３】
【表１０】
2019009303.tif 000011
【００９４】
〔実施例Ｆ−３０〕
石炭灰Ａ１００質量部と、リン含有化合物として三リン酸五カリウム（Ｋ５Ｐ３Ｏ１０）１０質量部とを混合し、９００℃で３時間加熱処理した。得られた加熱処理物の分析結果を表１１に示す。【００９５】
〔比較例３３ないし３６〕
実施例Ｆ−３０において、表１１に示すとおり、リン含有化合物及び加熱処理温度を変更した以外は実施例Ｆ−３０と同様の操作を行った。得られた加熱処理物の分析結果を表１１に示す。【００９６】
〔実施例Ｆ−３１〕
リン化合物種及びその量を変更した以外は、実施例Ｆ−３０と同様の操作を行った。得られた加熱処理物の分析結果を表１１に示す。【００９７】
【表１１】
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【００９８】
〔実施例Ｆ−３２〕
リン含有化合物として三リン酸五カリウム（Ｋ５Ｐ３Ｏ１０）１．２５質量部を水４０質量部に溶解させた水溶液を石炭灰Ａ１００質量部に添加して混合物を得た。この混合物を焼成炉中９００℃で１時間加熱処理した。得られた粉体状の加熱処理物について上記方法で検液を得、この検液における有害微量元素の濃度を、上記の方法で測定した。ただし、検液作成のために加熱処理物と混合する溶媒として、５．０ｍｍｏｌ／Ｌ塩酸水溶液（ｐＨ２．３）を用いた。得られた加熱処理物の分析結果を表１２に示す。【００９９】
〔実施例Ｆ−３３〕
リン含有化合物として三リン酸五カリウム（Ｋ５Ｐ３Ｏ１０）１．２５質量部を水４０質量部に溶解させた水溶液を石炭灰Ａ１００質量部に添加して混合物を得た。この混合物を焼成炉中９００℃で１時間加熱処理した。得られた粉体状の加熱処理物について上記の方法で検液を得て、この検液中の有害微量元素の濃度を上記方法で測定した。ただし、検液作成のために加熱処理物と混合する溶媒として、３．８５ｍｍｏｌ／Ｌ消石灰水溶液（ｐＨ＝１１．９）を用いた。得られた加熱処理物の分析結果を表１２に示す。【０１００】
〔比較例３７〕
実施例Ｆ−３２で用いた石炭灰Ａそのものについて上記方法で検液を得て、この検液中の各有害微量元素の濃度を上記方法にて測定した。ただし、検液作成のために石炭灰Ａと混合する溶媒として、５．０ｍｍｏｌ／Ｌ塩酸水溶液（ｐＨ２．３）を用いた。分析結果を表１２に示す。【０１０１】
〔比較例３８〕
実施例Ｆ−３２で用いた石炭灰Ａそのものについて上記方法にて検液を得て、当該検液について、上記方法にて各有害微量元素の濃度測定を行った。ただし、検液作成のために石炭灰Ａと混合する溶媒として、３．８５ｍｍｏｌ／Ｌ消石灰水溶液（ｐＨ＝１１．９）を用いた。分析結果を表１２に示す。【０１０２】
【表１２】
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【０１０３】
〔実施例Ｆ−３４及びＦ−３５〕
リン含有化合物としてリン酸（Ｈ３ＰＯ４）８質量部又は１６質量部をゴミ焼却灰１００質量部に添加して混合物を得た。この混合物を焼成炉中７００℃で１時間加熱処理した。得られた粉体状の加熱処理物から上記方法にて検液を得て、この検液中の有害微量元素の濃度を上記方法で測定した。得られた加熱処理物の分析結果を表１３に示す。【０１０４】
【表１３】
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【０１０５】
以上のとおり、本発明の処理方法は、焼却灰の物性や組成に影響されることなく適用可能であり、焼却灰からの有害微量元素の溶出量を低減できることが判る。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の処理方法により、様々な有害微量元素を含有する焼却灰からの有害微量元素の溶出を、多種多様の薬剤を使用することなく、生産性が高く、経済的で効率的に、且つ工業的に簡便に抑制することができる。また、本発明の処理方法によれば、酸性雨を想定した酸性条件下や、コンクリート構造物から遊離する塩基性化合物の存在に起因する塩基性条件下においても、有害微量元素の溶出量における屋内外のｐＨ環境による影響を効果的に低減することができる。本発明の処理方法は、石炭灰やゴミ焼却灰等の様々な物性や組成の焼却灰に適用可能である。このため本実施形態の処理方法は、建築事業や土木事業等での焼却灰の再利用や、廃棄物処分場に投棄していた廃棄物扱いの灰の埋立利用、土壌改良剤など、環境汚染防止に配慮した焼却灰の有効利用に寄与する。
【国際調査報告】
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