(57)【要約】【課題】  廃棄物を焼却、溶融又は焼成した際に生じるアルカリ分が少ない飛灰等を、より安定的にすることができ、長期安定性を向上し得る重金属含有灰の処理方法の提供。【解決手段】  ｐＨ調整剤とｐＨ安定化剤とを添加して重金属含有灰を処理する方法であって、該重金属含有灰の酸度を測定し、測定した酸度によって重金属含有灰へのｐＨ調整剤および／またはｐＨ安定化剤の添加量を決定することを特徴とする重金属含有灰の処理方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨ調整剤とｐＨ安定化剤とを添加して重金属含有灰を処理する方法であって、該重金属含有灰の酸度を測定し、測定した酸度によって重金属含有灰へのｐＨ調整剤および／またはｐＨ安定化剤の添加量を決定することを特徴とする重金属含有灰の処理方法。
【請求項２】
ｐＨ調整剤とｐＨ安定化剤に加えて重金属固定剤を添加することを特徴とする請求項１に記載の重金属含有灰の処理方法。
【請求項３】
前記重金属固定剤が、リン酸、リン酸塩、鉄塩、液体キレートからなる群から選択される１種又は２種以上であることを特徴とする請求項２に記載の重金属含有灰の処理方法。
【請求項４】
前記リン酸塩が、リン酸１水素ナトリウム、リン酸２水素ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸１水素カリウム、リン酸２水素カリウム、リン酸カリウムからなる群から選択される１種又は２種以上であることを特徴とする請求項３に記載の重金属含有灰の処理方法。
【請求項５】
前記鉄塩が、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄からなる群から選択される１種又は２種以上であることを特徴とする請求項３又は４に記載の重金属含有灰の処理方法。
【請求項６】
前記ｐＨ調整剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムからなる群から選択される１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の重金属含有灰の処理方法。
【請求項７】
前記ｐＨ安定化剤が水酸化マグネシウムおよび／または酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の重金属含有灰の処理方法。
【請求項８】
前記重金属含有灰が、一般廃棄物又は産業廃棄物を焼却又は溶融又は焼成した際に発生するアルカリ分が少ない煤塵又は燃え殻、製鋼電気炉から発生するアルカリ分が少ない煤塵のいずれかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の重金属含有灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を焼却又は溶融又は焼成した際に発生するアルカリ分が少ない煤塵又は燃え殻、製鋼電気炉から発生するアルカリ分が少ない煤塵などの重金属含有灰を埋立処分等が可能な状態に無害化処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、重金属含有灰の処理方法としては、例えば、特許文献１及び２に開示されている方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、重金属含有灰に、ｐＨ９〜１０の最適ｐＨ調整機能をもつ水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸ナトリウムと、リン酸、リン酸塩、液体キレートを組み合わせて添加し、処理灰のｐＨを重金属固定に最適なｐＨである９〜１０にして、重金属含有灰を処理する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献２では、飛灰の酸度を測定することにより、ｐＨ調整剤の必要添加量の指標とすることが記載されている。
【特許文献１】特許第３２２８１９２号公報
【特許文献２】特許第２９５６４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題があった。
特許文献１では、ｐＨ安定化剤と重金属固定剤を組み合わせて使用するが、酸度が多い低ｐＨの重金属含有灰では、ｐＨ安定化剤の使用量が膨大になるという問題があった。
【０００６】
特許文献２では、飛灰の酸度を測定することにより、ｐＨ調整剤の必要添加量の指標とすることが記載されているが、ｐＨ調整剤とｐＨ安定化剤を組み合わせて使用する場合の適用方法は明記されていない。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、より安定的な処理と処理物の長期安定性を向上し得る重金属含有灰の処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、ｐＨ調整剤とｐＨ安定化剤とを添加して重金属含有灰を処理する方法であって、該重金属含有灰の酸度を測定し、測定した酸度によって重金属含有灰へのｐＨ調整剤および／またはｐＨ安定化剤の添加量を決定することを特徴とする重金属含有灰の処理方法を提供する。
【０００９】
本発明の重金属含有灰の処理方法において、ｐＨ調整剤とｐＨ安定化剤に加えて重金属固定剤を添加することが好ましい。
【００１０】
本発明の重金属含有灰の処理方法において、前記重金属固定剤が、リン酸、リン酸塩、鉄塩、液体キレートからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明の重金属含有灰の処理方法において、前記リン酸塩が、リン酸１水素ナトリウム、リン酸２水素ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸１水素カリウム、リン酸２水素カリウム、リン酸カリウムからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明の重金属含有灰の処理方法において、前記鉄塩が、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄からなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
【００１３】
本発明の重金属含有灰の処理方法において、前記ｐＨ調整剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明の重金属含有灰の処理方法において、前記ｐＨ安定化剤が水酸化マグネシウムおよび／または酸化マグネシウムであることが好ましい。
【００１５】
本発明の重金属含有灰の処理方法において、前記重金属含有灰が、一般廃棄物又は産業廃棄物を焼却又は溶融又は焼成した際に発生するアルカリ分が少ない煤塵又は燃え殻、製鋼電気炉から発生するアルカリ分が少ない煤塵のいずれかであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、廃棄物を焼却、溶融又は焼成した際に生じるアルカリ分が少ない煤塵（飛灰）等を、より安定的に処理することができ、かつ長期安定性を向上し得る重金属含有灰の処理方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、特にアルカリ分が少ない重金属含有灰に対して、灰の酸度に応じて適切な量のｐＨ調整剤とｐＨ安定化剤を組み合わせて使用し、かつ必要に応じて重金属固定剤も併用することにより、ｐＨ安定化剤とｐＨ調整剤の適正添加量が設定できるとともに、使用量の削減が可能となり、かつ重金属固定剤による重金属固定効果により、より安定的な処理と、処理物が処分場で長期的な安定性を持つようにしたものである。重金属含有灰としては、一般廃棄物又は産業廃棄物を焼却又は溶融又は焼成した際に発生するアルカリ分が少ない煤塵又は燃え殻、製鋼電気炉から発生するアルカリ分が少ない煤塵などが挙げられる。これらの重金属含有灰中に含まれる重金属元素としては、Ｐｂ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｃｒ，Ａｓ，Ｓｅなどが挙げられる。
【００１８】
本発明において、重金属含有灰の酸度は、特許文献３に記載された方法にて測定することが好ましい。この方法では、まず、測定対象とする重金属含有灰を水と混合し、得られた溶液について、アルカリ消費量を測定する。水と重金属含有灰との混合比、即ち、固液比（Ｌ／Ｓ）は、測定されるアルカリ消費量とほぼ反比例する。通常の場合、固液比（Ｌ／Ｓ）は１０〜１０００、特に１００程度とするのが操作上好ましい。本方法におけるアルカリ消費量ないしアルカリ滴定量の測定は、例えば、下記(i) 〜(iii) の手順に従って実施される。
【００１９】
(i) まず、重金属含有灰を一定量サンプリングする。
(ii) この灰に対して、例えば、Ｌ／Ｓが１００となるように水（望ましくは純水又は蒸留水）を加え、よく撹拌する。
(iii) 混合液を濾紙を用いて濾過するなどの方法により懸濁物質を取り除き、濾液のアルカリ消費量を測定する。具体的には、濾液を５０ｍＬ分取し、ｐＨメーターを入れて１／５０Ｎ ＮａＯＨ水溶液で滴定する。液ｐＨが８〜１０の間の所定値（後述する実施例ではｐＨ８．３）となるときの１／５０Ｎ ＮａＯＨ水溶液添加量（ｍＬ）がアルカリ消費量ないしアルカリ滴定量であり、これが重金属含有灰の酸度の指標となる。
【００２０】
このように処理対象の重金属含有灰の酸度を測定し、後述する実施例に例示した如く、予め作成した測定酸度に対するｐＨ調整剤やｐＨ安定化剤の適正添加量を表すグラフから、ｐＨ調整剤及びｐＨ安定化剤の適正添加量を予測することができる。ｐＨ調整剤はその酸度に相当する量よりも少ない量でなければならず、また、ｐＨ安定化剤の使用量は、多いほどｐＨ調整が容易になり、添加量管理が容易になる。
【００２１】
本発明の処理方法において使用されるｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
またｐＨ安定化剤としては、水酸化マグネシウムおよび／または酸化マグネシウムであることが好ましい。
【００２２】
ｐＨ安定化剤の添加率は、酸度の測定頻度によって、以下の（１）〜（３）のように設定することが望ましい。
【００２３】
（１）一日に３〜５回程度測定する場合、ｐＨ安定化剤の添加量は、灰に対して２〜１０％程度でよい。頻繁に酸度測定を行うため、後述する図１の場合のようにＮａＯＨ適正添加率の幅が小さくてもよい。この場合のメリットとしては、ｐＨ安定化剤の使用量を低減できることである。
（２）５日に１回程度の頻度で酸度を測定する場合は、ｐＨ安定化剤の添加量は３０％以上が必要である。図３に示すように、ＮａＯＨ適正添加量幅が大きいため、安定な処理が可能となる。
（３）酸度の測定頻度が前記（１）と（２）の中間の場合は、ｐＨ安定化剤は１０〜３０％程度添加する。
【００２４】
本発明の処理方法において使用される重金属固定剤としては、リン酸、リン酸塩、鉄塩、液体キレートが挙げられ、リン酸塩としてはリン酸１水素ナトリウム、リン酸２水素ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸１水素カリウム、リン酸２水素カリウム、リン酸カリウムからなる群から選択される１種又は２種以上が挙げられ、鉄塩としては塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄からなる群から選択される１種又は２種以上が挙げられる。この重金属固定剤は、最適ｐＨに調整してもなおかつ溶出してしまう重金属を固定化するため、および、処理灰の長期的な固定化のために用いられ、その添加量は重金属等の含有量にもよるが、重金属含有灰に対して通常１〜１０質量％の範囲である。
【００２５】
本発明の処理方法は、重金属含有灰の酸度を測定し、測定した酸度によって重金属含有灰へのｐＨ調整剤および／またはｐＨ安定化剤の添加量を決定することによって、廃棄物を焼却、溶融又は焼成した際に生じるアルカリ分が少ない煤塵（飛灰）等を、より安定的に処理することができ、かつ長期安定性を向上し得る重金属含有灰の処理方法を提供できる。
以下、実施例により本発明の効果を実証する。
【実施例】
【００２６】
一般廃棄物焼却炉から発生した煤塵である飛灰Ａ、産業廃棄物焼却炉から発生した煤塵である飛灰Ｂ、一般廃棄物溶融炉から発生した煤塵である飛灰Ｃ、産業廃棄物溶融炉から発生した煤塵である飛灰Ｄ、製鋼電気炉から発生した煤塵である飛灰Ｇ（全ての飛灰は排ガス処理薬剤の混入がない）の主要成分含有量分析結果および灰のｐＨ８．３酸度を表１に示す。なお、以下の記載において、「％」、「ｗ％」及び「ｗ／ｗ％」は質量％を表している。
また、表２〜８に各処理方法で処理した処理灰の環境庁告示１３号試験結果を示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
【表４】
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【００３１】
【表５】
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【００３２】
【表６】
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【００３３】
【表７】
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【００３４】
【表８】
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【００３５】
表２に示す通り、飛灰Ａは、Ｍｇ（ＯＨ）２を１０％添加しても、ｐＨは充分に上昇せず、Ｐｂ、Ｃｄが溶出するが、Ｍｇ（ＯＨ）２１０％に加え、ＮａＯＨを０．５％添加することにより、または、Ｍｇ（ＯＨ）２２％にＮａＯＨやＮａ２ＣＯ３を２％添加することにより、最適ｐＨである９程度になり、Ｐｂ、Ｃｄは検出されなくなった。ただし、ＮａＯＨやＮａ２ＣＯ３を３％添加すると、ｐＨが１２を超え、Ｐｂが再溶出した。このようにＮａＯＨやＮａ２ＣＯ３の添加によりＭｇ（ＯＨ）２の使用量を削減できるが、その添加量は対象の灰の酸度により調整が必要である。
【００３６】
表３に示す通り、飛灰Ｂは、飛灰Ａとほぼ同等の酸度であり、結果も飛灰Ａと同様であった。ＮａＨＣＯ３はＮａＯＨやＮａ２ＣＯ３にくらべアルカリ度が低いので、使用量が多くなるものの、Ｍｇ（ＯＨ）２単独処理にくらべ十分有効であった。
【００３７】
表４に示す通り、飛灰Ｃは酸度が高く、かつＰｂ、Ｃｄ以外にＨｇが基準値を大きく超えて溶出した。大量のＭｇＯとリン酸塩（Ｋ３ＰＯ４）を併用したが処理できなかった。ＮａＯＨ１０％とＭｇＯを併用すると最適ｐＨになったが、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇは基準値を満足しなかった。リン酸塩（Ｋ３ＰＯ４、３％対灰）を併用することによりＰｂ、Ｃｄが、液体キレート剤（０．５％対灰）を併用することにより、Ｈｇも基準値を満足した。
【００３８】
表５に示す通り、飛灰Ｄも酸度が多く、Ｐｂ、ＣｄのほかにＡｓとわずかにＨｇが基準値を超えていた。ＮａＯＨ１０％とＭｇ（ＯＨ）２を併用すると最適ｐＨになり、Ｐｂ、Ｃｄは基準値を満足した。鉄塩（２％対灰）と液体キレート剤（０．１％対灰）を併用することにより、すべての項目で基準値を満足した。
【００３９】
表６に示す通り、飛灰Ｅは酸度が非常に多く、Ｐｂ、ＣｄとＨｇが基準値を超えて溶出した。Ｍｇ（ＯＨ）２とＮａＯＨの併用で最適ｐＨ（９程度）にすることができ、かつリン酸やリン酸塩を併用することにより、すべての項目で基準値を満足した。
【００４０】
表７に示す通り、飛灰ＦはＰｂ、Ｃｄが基準値を超えて溶出した。Ｍｇ（ＯＨ）２とＮａＯＨを併用することで、すべての項目で基準値を満足した。
【００４１】
表８に示す通り、飛灰ＧはＰｂ、ＣｄとＨｇが僅かに基準値を超えて溶出した。Ｍｇ（ＯＨ）２とＮａＯＨとリン酸塩を併用することで、すべての項目で基準値を満足した。
【００４２】
図１〜３は、前記飛灰Ａ，Ｅ及びＦの酸度と、Ｍｇ（ＯＨ）２を一定量添加した場合のＮａＯＨ適正添加率の関係を示すグラフである。ここで、ＮａＯＨ適正添加率とは、溶出試験における溶出液のｐＨが８〜１０の範囲となるように添加するＮａＯＨの添加率である。
【００４３】
図１は灰に対してＭｇ（ＯＨ）２を１０％添加した場合の灰のｐＨ８．３酸度（縦軸）とＮａＯＨ適正添加率（縦軸）との関係を示し、図中、網かけ部分はＰｂ及びＣｄの溶出量が埋立基準値をクリアした領域を示す。ｐＨ安定化剤としてＭｇ（ＯＨ）２を１０％添加した場合、ｐＨ調整剤として加えるＮａＯＨ適正添加率の変動幅は比較的狭い。
【００４４】
図２は灰に対してＭｇ（ＯＨ）２を２０％添加した場合の灰のｐＨ８．３酸度（縦軸）とＮａＯＨ適正添加率（縦軸）との関係を示す。ｐＨ安定化剤としてＭｇ（ＯＨ）２を２０％添加した場合、ｐＨ調整剤として加えるＮａＯＨ適正添加率の変動幅は、図１における１０％添加の場合よりも拡がり、ｐＨ調整が容易になる。
【００４５】
図３は灰に対してＭｇ（ＯＨ）２を３０％添加した場合の灰のｐＨ８．３酸度（縦軸）とＮａＯＨ適正添加率（縦軸）との関係を示す。ｐＨ安定化剤としてＭｇ（ＯＨ）２を３０％添加した場合、ｐＨ調整剤として加えるＮａＯＨ適正添加率の変動幅はさらに拡がり、ｐＨ調整がさらに容易になる。
【００４６】
図１〜３に示す結果から、ｐＨ調整剤はその酸度に相当する量よりも少ない量でなければならず、また、ｐＨ安定化剤の使用量は、多いほどｐＨ調整が容易になることがわかる。
【００４７】
さらに、実際に稼働している一般廃棄物溶融炉から発生した飛灰Ｈの処理のために、図１〜３に示す条件に従って薬注管理を行った実例を次に示す。
表９に示すように本溶融炉から発生する飛灰の酸度は５０〜２００ｍｇ・ＣａＣＯ３／ｇ・灰の間で変動した。なお、問題となる有害金属はＰｂとＣｄのみであった。
【００４８】
【表９】
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【００４９】
図１に従って、すなわちＭｇ（ＯＨ）２１０％固定で、毎日酸度を測定し、その酸度にしたがってＮａＯＨの添加量を変え、薬注管理を行った結果を表１０に示す。
【００５０】
【表１０】
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【００５１】
溶出結果はほぼ満足であったが、８／４だけはｐＨが上がらず基準をオーバーした。これはＭｇ（ＯＨ）２１０％では、ＮａＯＨの適正添加量範囲が狭いので、わずかな灰の酸度のばらつきや混練機への灰供給量の変動で、適正添加が行われなかったためと考えられる。
【００５２】
次に、図２に従って、すなわちＭｇ（ＯＨ）２２０％固定で、毎日酸度を測定し、その酸度にしたがってＮａＯＨの添加量を変え、薬注管理を行った結果を表１１に示す。
【００５３】
【表１１】
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【００５４】
この場合にはすべての処理灰が基準を満足した。Ｍｇ（ＯＨ）２の添加量が２０％の場合、ＮａＯＨの適正添加量範囲が広くなり、灰の変動を吸収できたためと考えられる。
【００５５】
また、飛灰Ｈの酸度の変動は５０〜２００ｍｇ・ＣａＣＯ３／ｇ・灰なので、図３によるとＭｇ（ＯＨ）２３０％であればＮａＯＨは一定量添加でも処理ができることを示している。したがって、Ｍｇ（ＯＨ）２３０％、ＮａＯＨ２．５％固定で、飛灰処理を行った結果を表１２に示す。
【００５６】
【表１２】
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【００５７】
酸度は念のため測定した。すべての処理灰が基準を満足した。
このように酸度の変動範囲とグラフにより、薬注管理なしでも安定した処理が可能な方法も見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】Ｍｇ（ＯＨ）２１０％添加におけるＮａＯＨ適正添加率と灰の酸度の関係を示すグラフである。
【図２】Ｍｇ（ＯＨ）２２０％添加におけるＮａＯＨ適正添加率と灰の酸度の関係を示すグラフである。
【図３】Ｍｇ（ＯＨ）２３０％添加におけるＮａＯＨ適正添加率と灰の酸度の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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