(57)【要約】【課題】            環告４６号法による溶出試験および酸性条件下において土壌環境基準値を満たすように、簡易に効率よく安いコストで重金属類含有灰中の重金属類を不溶化処理してその溶出を防止する重金属類含有灰の不溶化装置を提供する。【解決手段】        下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、石炭灰、汚染土壌の少なくとも何れかで重金属類化合物を含む重金属類含有灰１を一定量で連続的に切り出す第１灰供給フィーダ７と、灰供給フィーダ７のフィーダ部９で灰に薬剤としてチオ硫酸化合物を添加する薬剤添加手段１２と、灰供給フィーダ７から投入する湿潤状態の重金属類含有灰１を加熱処理する第１の加熱機６とを備えた。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、石炭灰、汚染土壌の少なくとも何れかで重金属類化合物を含む重金属類含有灰を一定量で連続的に切り出す第１灰供給フィーダと、第１灰供給フィーダの切り出し部で灰に薬剤としてチオ硫酸化合物を添加する薬剤添加手段と、第１灰供給フィーダから投入する湿潤状態の重金属類含有灰を加熱処理する第１加熱機とを備えたことを特徴とする重金属類含有灰の不溶化装置。
【請求項２】
下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、石炭灰、汚染土壌の少なくとも何れかで重金属類化合物を含む重金属類含有灰を一定量で連続的に切り出す第１灰供給フィーダと、第１灰供給フィーダから投入する重金属類含有灰を加熱処理する第１加熱機と、加熱機に還元性ガスを供給する還元性ガス供給手段とを備えたことを特徴とする重金属類含有灰の不溶化装置。
【請求項３】
下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、石炭灰、汚染土壌の少なくとも何れかで重金属類化合物を含む重金属類含有灰を一定量で連続的に切り出す第１灰供給フィーダと、第１灰供給フィーダから投入する重金属類含有灰を混合処理する混合機と、混合機に還元性ガスを供給する還元性ガス供給手段とを備えたことを特徴とする重金属類含有灰の不溶化装置。
【請求項４】
第１加熱機から排出する中間処理灰を一定量で連続的に切り出す第２灰供給フィーダと、第２灰供給フィーダの切り出し部で灰に薬剤として２価鉄化合物もしくは３価鉄化合物を添加する薬剤添加手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の重金属類含有灰の不溶化装置。
【請求項５】
混合機から排出する中間処理灰を一定量で連続的に切り出す第２灰供給フィーダと、第２灰供給フィーダの切り出し部で灰に薬剤として２価鉄化合物もしくは３価鉄化合物を添加する薬剤添加手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の重金属類含有灰の不溶化装置。
【請求項６】
第２灰供給フィーダから投入する湿潤状態の重金属類含有灰を加熱処理する第２加熱機を備えたことを特徴とする請求項４に記載の重金属類含有灰の不溶化装置。
【請求項７】
第２灰供給フィーダから投入する湿潤状態の重金属類含有灰を加熱処理する加熱機を備えたことを特徴とする請求項５に記載の重金属類含有灰の不溶化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類含有灰の不溶化装置に関し、セレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウム等の重金属類を含有する汚染土壌、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰等から溶出する重金属類を土壌環境基準値以下に抑える技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌環境基準を満たすように下水汚泥焼却灰における重金属類（特にヒ素、セレン）の溶出を防止する技術として、溶融、焼成、消石灰の添加等があり、鉄化合物の溶液を添加して混練した後、所定期間放置し、その後加熱処理する方法もある。
【０００３】
また、都市ゴミや各種産業廃棄物及び下水し尿処理汚泥の焼却灰に含有されたヒ素を不溶化する方法として、灰に２価鉄化合物を添加し、混練処理することでヒ素を固定化し、不溶出化するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、灰に第一鉄塩を添加し、混練することにより、あるいは重金属固定剤を添加、混練することにより、セレン含有灰からのセレンおよび他の重金属類の溶出を防止するものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
また、高濃度にヒ素を含有する汚泥等からのヒ素の溶出を抑制するものとして、汚泥又はその焼却灰にポリ硫酸第二鉄等の鉄化合物を添加、混合して溶融処理するものがある（例えば特許文献３参照）。
【０００６】
また、廃棄物に含有される有害な重金属、特に鉛とカドミウムの溶出を防止するものとして、少なくとも鉛とカドミウムを同時に含有する廃棄物に鉄塩を添加して加熱することなく混練し、含湿状態ないしペースト状を呈する湿潤状態とするものがある（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２８２７５号公報
【特許文献２】特開２００１−２４６３４８公報
【特許文献３】特開２００３−６２５３９公報
【特許文献４】特開平０８−３９０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、溶融や焼成では灰を１０００℃以上に加熱するため、燃料費が高くなり、低融点重金属類が揮発する。消石灰を添加する方法は、ヒ素とセレンのアルカリ土類金属との塩（ヒ酸カルシウムやセレン酸カルシウム等）がアルカリ性側で溶解度が低くなる特性を利用してヒ素とセレンの溶出を抑制するものである。この方法では現行の環告４６号法による溶出試験では土壌環境基準を満足するが、酸性条件下や酸性溶液による溶出試験（例、炭酸飽和法、炭酸連続法）ではヒ素とセレンの溶出を抑えられない。鉄化合物の溶液を添加して混練した後、所定期間放置し、その後加熱処理する方法では、環告４６号法や酸性溶液による溶出試験でもヒ素とセレンの溶出を抑えられるが、性状の悪い焼却灰ではこの処理により新たにカドミウムが溶出してきてしまう。
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するものであり、環告４６号法による溶出試験および酸性条件下において土壌環境基準値を満たすように、簡易に効率よく安いコストで重金属類含有灰中の重金属類を不溶化処理してその溶出を防止する重金属類含有灰の不溶化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の重金属類含有灰の不溶化装置は、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、石炭灰、汚染土壌の少なくとも何れかで重金属類化合物を含む重金属類含有灰を一定量で連続的に切り出す第１灰供給フィーダと、第１灰供給フィーダの切り出し部で灰に薬剤としてチオ硫酸化合物を添加する薬剤添加手段と、第１灰供給フィーダから投入する湿潤状態の重金属類含有灰を加熱処理する第１加熱機とを備えたものである。
【００１０】
上記した構成において、チオ硫酸化合物は重金属類の溶出形態の化合物を難溶性形態にまで還元する還元剤として作用する。すなわち、チオ硫酸化合物が溶液として重金属類含有灰に添加された場合、その加熱分解により生じる二酸化硫黄や硫化水素によって重金属類が還元されて不溶化可能な形態となる。
【００１１】
例えば、６価のセレン酸イオンや４価の亜セレン酸イオンが０価のセレンに還元されて不溶態となる。また、６価クロムが３価クロムに還元されることにより、６価クロムの溶出が抑えられる。さらに、水銀は上記硫化水素と反応して不溶態の硫化水銀となる。
【００１２】
これにより、重金属類含有灰に含有されるセレンや６価クロム，水銀の溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
請求項２に記載の本発明の重金属類含有灰の不溶化装置は、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、石炭灰、汚染土壌の少なくとも何れかで重金属類化合物を含む重金属類含有灰を一定量で連続的に切り出す第１灰供給フィーダと、第１灰供給フィーダから投入する重金属類含有灰を加熱処理する第１加熱機と、加熱機に還元性ガスを供給する還元性ガス供給手段とを備えたものである。
【００１３】
上記した構成により、還元性ガスによって重金属類含有灰中の重金属類が還元されて不溶化可能な形態となり、重金属類含有灰に含有されるセレンや６価クロム，水銀等の溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
【００１４】
請求項３に記載の本発明の重金属類含有灰の不溶化装置は、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、石炭灰、汚染土壌の少なくとも何れかで重金属類化合物を含む重金属類含有灰を一定量で連続的に切り出す第１灰供給フィーダと、第１灰供給フィーダから投入する重金属類含有灰を混合処理する混合機と、混合機に還元性ガスを供給する還元性ガス供給手段とを備えたものである。
【００１５】
請求項４に記載の本発明の重金属類含有灰の不溶化装置は、第１加熱機から排出する中間処理灰を一定量で連続的に切り出す第２灰供給フィーダと、第２灰供給フィーダの切り出し部で灰に薬剤として２価鉄化合物もしくは３価鉄化合物を添加する薬剤添加手段とを備えたものである。
【００１６】
請求項５に記載の本発明の重金属類含有灰の不溶化装置は、混合機から排出する中間処理灰を一定量で連続的に切り出す第２灰供給フィーダと、第２灰供給フィーダの切り出し部で灰に薬剤として２価鉄化合物もしくは３価鉄化合物を添加する薬剤添加手段とを備えたものである。
【００１７】
請求項６に記載の本発明の重金属類含有灰の不溶化装置は、第２灰供給フィーダから投入する湿潤状態の重金属類含有灰を加熱処理する第２加熱機とを備えたものである。
請求項７に記載の本発明の重金属類含有灰の不溶化装置は、第２灰供給フィーダから投入する湿潤状態の重金属類含有灰を加熱処理する加熱機とを備えたものである。
【００１８】
上記した請求項６および７の構成において、２価若しくは３価の鉄化合物は重金属類含有灰中の重金属類と難溶性化合物を形成する不溶化剤として作用する。すなわち、２価若しくは３価の鉄化合物の添加によって、ヒ素や上記チオ硫酸化合物により還元された４価の亜セレン酸イオンが不溶化され、これらは鉄と難溶性塩とを生成する。
【００１９】
２価若しくは３価の鉄化合物（酸性）の添加率が多くなると、酸性でカドミウムが溶出してしまう。しかし、重金属類含有灰に２価若しくは３価の鉄化合物を添加するより先に、チオ硫酸化合物を添加して加熱処理することによって、効率的に重金属類含有灰中の重金属類を還元することができ、結果としてチオ硫酸化合物および２価若しくは３価の鉄化合物の添加率を少なくできる。
【００２０】
これにより、重金属類含有灰に含有されるセレンや６価クロム，水銀に加えてヒ素やカドミウムの溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。上述の効果は２価鉄化合物もしくは３価鉄化合物を添加した重金属類含有灰を加熱処理することで向上する。
【００２１】
本発明は、重金属類含有灰に含まれる重金属が、セレン、６価クロム、水銀、ヒ素、カドミウムである場合に特に有効である。
加熱機における加熱温度は５５〜３００℃が有効である。
【００２２】
灰供給フィーダは、テーブルフィーダ、サークルフィーダ、又はスクリューフィーダの何れかが好ましい。
薬剤添加手段は、連続注入するような制御手段付きの薬注ポンプと、灰供給フィーダの切り出し部に接続した薬品添加ノズルとからなるものが好ましく、灰供給フィーダにおいて重金属類含有灰と薬剤との混練を行うことが好ましい。
【００２３】
灰供給フィーダは、加熱機の炉入口に設置することが好ましく、加熱機の排ガス換気により炉入口と灰供給フィーダの隙間には吸引作用が働くのでダストリークがなくなる。
加熱機は、間接加熱式が好ましく、直接加熱式の場合には外部加熱空気とリーク空気で発生還元ガスが希釈されるが、間接加熱式の場合には加熱機内で発生した還元ガスとリーク空気であるので、重金属類の還元効果が薄められることがない。
【００２４】
加熱機は、内面にねじり（螺旋状）羽根を設置することが好ましく、重金属類含有灰と発生した還元ガスとの接触効率が増すとともに、処理灰を出口側に運ぶ効果がある。通常は、加熱機を斜めに設置することにより重金属類含有灰が出口側に移動する。
【００２５】
加熱機は、排ガスの一部を炉内還元雰囲気測定器の信号により炉内に循環するルートを持つことが好ましく、炉内が還元雰囲気が弱い場合に排ガスを循環することで還元雰囲気を増加させる。
【００２６】
加熱機から排出する処理灰は、植栽基盤土壌、建設用埋め戻し土、またはアスファルトフィラー、コンクリート骨材に利用することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように本発明よれば、重金属類含有灰に含有されるセレンや６価クロム，水銀、ヒ素、カドミウムの溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。さらに、重金属類含有灰に鉄化合物を添加するより先に、チオ硫酸化合物を添加して加熱処理することによって、効率的に重金属類含有灰中の重金属類を還元することができる。このため、チオ硫酸化合物の添加率を少なくすることができるとともに、鉄化合物の添加率を少なくでき、鉄化合物を添加して加熱処理する時における重金属類の溶出を抑制する効果が安定化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図２において、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、石炭灰、汚染土壌の少なくとも何れかである重金属類含有灰１を貯留する灰ホッパ２は空気輸送管路３を介して灰定量フィーダ４に連通している。灰定量フィーダ４は移送管路５ａを介して第１の加熱機６の灰供給フィーダ７に連通し、第１の加熱機６の後段に第２の加熱機６を配置している。
【００２９】
第１および第２の加熱機６は間接加熱式のキルン炉であり、重金属類含有灰１を投入する炉体６ａと熱風を供給する加熱ジャケット部６ｂからなり、加熱ジャケット部６ｂには熱風発生器６ｃおよびファン６ｄが接続している。炉体６ａの内部にはねじり（螺旋状）羽根６ｅを設置している。
【００３０】
図５および図６に示すように、加熱機６は、炉体６ａの炉入口６ｆおよび炉出口６ｇをそれぞれローラ６ｈで回転自在に保持し、モータ６ｉを接続した減速機６ｊの駆動スプロケット６ｋと炉体６ａに設けた従動スプロケット６ｌとをチェーン６ｍで連結している。
【００３１】
また、図７および図８に示すように、加熱機６は、モータ６ｉを接続した減速機６ｊに設けた駆動ギヤ６ｎと炉体６ａに設けた従動ギヤ６ｏと噛合させる構成も可能である。
さらに、図９および図１０に示すように、加熱機６は、炉体６ａの炉入口６ｆおよび炉出口６ｇをそれぞれローラ６ｈで回転自在に保持し、モータ６ｉを接続した減速機６ｊの駆動スプロケット６ｋとローラ６ｈに設けた従動スプロケット６ｌとをチェーン６ｍで連結する構成も可能である。
【００３２】
特に第１の加熱機６は直接加熱式の場合にリーク空気と外部加熱空気で発生還元ガスが希釈されるが、間接加熱式であることで加熱機６の炉体６ａの内部は発生した還元ガスとリーク空気であるので、重金属類の還元効果が薄められることがない。
【００３３】
ねじり（螺旋状）羽根６ｅは、反応効率を促進するとともに、処理灰を出口側に運ぶ効果を発揮する。
灰供給フィーダ７は重金属類含有灰１を貯留するホッパ部８と重金属類含有灰１を一定量で連続的に切り出すフィーダ部９からなり、フィーダ部９が加熱機６の炉入口６ｆに連通している。第１の加熱機６の炉体６ａの炉出口６ｇは、第２の加熱機６の灰供給フィーダ７のホッパ部８に搬送系５ｂを介して接続している。
【００３４】
図３〜図４に示すように、灰供給フィーダ７は台車７ａの上にホッパ部８およびフィーダ部９を搭載して炉体６ａの軸心方向へ往復移動自在に設けている。フィーダ部９は内部にフィードスクリュー９ａを有し、モータ９ｂによってフィードスクリュー９ａを回転駆動し、ホッパ部８の重金属類含有灰１を一定量で連続的に切り出す。灰供給フィーダ７としては、テーブルフィーダ、サークルフィーダ、又はスクリューフィーダの何れかが好ましい。灰供給フィーダ７のフィーダ部９が加熱機６の炉入口６ｆに連通することで、加熱機６の後述する排ガス換気により炉入口６ｆと灰供給フィーダ７の隙間には吸引作用が働きダストリークがなくなる。
【００３５】
第２の加熱機６には、加熱機６から排出する無害化処理灰を貯留する灰貯留槽１０が搬送コンベア１０ａで接続している。第１および第２の加熱機６から排出する排ガスを処理する排ガス処理装置としてミストトラップ１１ａおよび誘引ファン１１ｂが接続しており、誘引ファン１１ｂによって炉体６ａの内部の排ガス換気を行い、ミストトラップ１１ａを通過した排ガスを焼却設備等の排ガス処理設備へ導く。
【００３６】
また、第１の加熱機６は排ガスの一部を炉内に循環するルートとなる排ガス返送路系１１ｃを有し、炉内還元雰囲気測定器（図示省略）の信号により排ガスの一部を排ガス返送路系１１ｃを通して炉内へ循環させる。
【００３７】
第１の加熱機６のフィーダ部９には、薬剤としてチオ硫酸化合物を添加する第１薬剤添加装置１２が接続し、第２の加熱機６のフィーダ部９には、薬剤として２価鉄化合物もしくは３価鉄化合物を添加する第２薬剤添加装置１３が接続している。
【００３８】
第１薬剤添加装置１２および第２薬剤添加装置１３は、それぞれ薬剤定量供給機１４と、攪拌機１５と、連続注入するための制御手段付きの薬注ポンプ１６と、灰供給フィーダ７のフィーダ部９に接続した薬品添加ノズル１７とからなり、灰供給フィーダ７において重金属類含有灰１と各薬剤との混練を行う。
【００３９】
以下、上記した構成における作用を説明する。灰ホッパ２から空気輸送管路３で灰定量フィーダ４に供給した重金属類含有灰１は、移送管路５を通して第１の加熱機６の灰供給フィーダ７のホッパ部８に定量供給する。
【００４０】
灰供給フィーダ７はホッパ部８の重金属類含有灰１をフィーダ部９により一定量で連続的に切り出して加熱機６に投入する。このとき、第１薬剤添加装置１２は薬注ポンプ１６を駆動して薬品添加ノズル１７から薬品をフィーダ部９に供給し、第１薬剤添加装置１２はチオ硫酸化合物としてチオ硫酸ナトリウムの所定濃度の溶液を定量供給する。
【００４１】
チオ硫酸化合物としては他にチオ硫酸、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウム等がある。
フィーダ部９は添加した薬品を重金属類含有灰１と混練して湿潤状態の重金属類含有灰１を第１の加熱機６に投入する。第１の加熱機６はフィーダ部９から供給する湿潤状態の重金属類含有灰１を５５〜３００℃の温度範囲で間接加熱処理する。加熱温度が３００℃以上となるとチオ硫酸化合物によるセレンやカドミウムの溶出抑制効果が弱くなるので好ましくない。第１の加熱機６の反応場における作用については後述する。
【００４２】
加熱機６で間接加熱を行うことで反応時に発生する還元ガスが外部から流入する加熱用の空気で希釈されることがなく、加熱機６の内部にはリーク空気と発生した還元ガスのみが存在するので、重金属類の還元効果が薄められることがない。また、加熱機６は内部のねじり（螺旋状）羽根によって重金属類含有灰１を攪拌しながら出口側に運ぶことで、重金属類含有灰１と発生した還元ガスとの接触効率を高める。
【００４３】
加熱機６から排出する中間処理灰は、搬送系５ｂを通して第２の加熱機６の灰供給フィーダ７のホッパ部８に定量供給する。灰供給フィーダ７はホッパ部８の重金属類含有灰１をフィーダ部９により一定量で連続的に切り出して第２の加熱機６に投入する。
【００４４】
このとき、第２薬剤添加装置１３は、薬注ポンプ１６を駆動して薬品添加ノズル１７から薬品をフィーダ部９に供給し第２薬剤添加装置１３は２価鉄化合物として硫酸第一鉄もしくは３価鉄化合物として硫酸第二鉄の予定濃度の溶液を定量供給する。
【００４５】
２価鉄化合物、３価鉄化合物としては他に、塩化第一鉄、塩化第二鉄、酢酸第一鉄、臭化第一鉄、臭化第二鉄、クエン酸第二鉄アンモニウム、硫酸アンモニウム第一鉄、水酸化第二鉄、ヨウ化第一鉄、硝酸第二鉄、酸化第一鉄、酸化第二鉄、シュウ酸第一鉄、硫化第二鉄等がある。
【００４６】
第２の加熱機６はフィーダ部９から供給する湿潤状態の重金属類含有灰１を５５〜３００℃の温度範囲で間接加熱処理する。加熱温度が３００℃以上となるとチオ硫酸化合物によるセレンやカドミウムの溶出抑制効果が弱くなるので好ましくない。第２の加熱機６の反応場における作用については後述する。また、第２の加熱機６によって加熱処理を施さずに硫酸第一鉄もしくは硫酸第二鉄の添加しただけの効果についても後述する。
【００４７】
第２の加熱機６から排出する無害化処理灰は灰貯留槽１０に貯留して後に車両等によって搬出し、植栽基盤土壌、建設用埋め戻し土、またはアスファルトフィラー、コンクリート骨材等に利用する。加熱機６から排出する排ガスは排ガス処理装置で処理する。
【００４８】
以下に第１および第２の加熱機６の加熱処理における作用を説明する。第１の加熱機６の加熱処理において、チオ硫酸化合物のチオ硫酸ナトリウムは重金属類の溶出形態の化合物を難溶性形態にまで還元する還元剤として作用する。すなわち、チオ硫酸ナトリウムが溶液として重金属類含有灰１（焼却灰）に添加された場合、その加熱分解により生じる二酸化硫黄や硫化水素ガスによって重金属類が還元されて不溶化可能な形態となる。これにより、重金属類含有灰１（焼却灰）中に含まれる６価のセレン酸イオンや４価の亜セレン酸イオンが０価のセレンに還元されて不溶態となる。
【００４９】
また、６価クロムが３価クロムに還元されることにより、６価クロムの溶出が抑えられる。さらに、水銀は上記硫化水素と反応して不溶態の硫化水銀となる。
これにより、原料重金属類含有灰１に含有されるセレンや６価クロム，水銀の溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
【００５０】
尚、チオ硫酸化合物２としてチオ硫酸ナトリウムを添加する場合、その添加率が０．２％でもセレン、６価クロム、水銀の溶出を土壌環境基準値以下に抑えることができる。
以下に、セレン，６価クロム，水銀といった重金属類を含有する焼却灰を対象に、チオ硫酸ナトリウムの溶液を添加して混練し、その後、加熱処理を行った場合の溶出試験の結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
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上記表１において、焼却灰Ａ〜Ｃは性状の異なる焼却灰である。また、チオ硫酸ナトリウムの添加率は、焼却灰に対するものであり、無水物としての添加率を示している。さらに、上記チオ硫酸ナトリウムの溶液を添加した後の焼却灰の含水率は２０〜２５％程度となった。また、加熱処理は全て加熱時間を１時間にした。
【００５２】
上記表１によれば、実施例Ｎｏ．１〜４では、焼却灰Ａを対象に、チオ硫酸ナトリウムの添加率を０．４％に固定して、加熱温度を変えることの影響を調べた。その結果、加熱温度が１００〜３００℃の範囲で、セレン，６価クロム，水銀の溶出量が土壌環境基準を満たした。尚、土壌環境基準は、セレンが０．０１ｍｇ／Ｌ、６価クロムが０．０５ｍｇ／Ｌ、水銀が０．０００５ｍｇ／Ｌである。
【００５３】
また、実施例Ｎｏ．２，５〜７では、焼却灰Ａを対象に、加熱温度を２００℃に固定して、チオ硫酸ナトリウムの添加率を変えた場合の影響を調べた。チオ硫酸ナトリウムの添加率を０．２〜１．０％の範囲で変えた結果、いずれもセレン，６価クロム，水銀の溶出量を抑制することに効果があった。
【００５４】
さらに、実施例Ｎｏ．８，９では、焼却灰Ａとは性状の異なる焼却灰Ｂと焼却灰Ｃとを対象に同様な不溶化方法を行った。その結果、いずれもセレン，６価クロム，水銀の溶出量を土壌環境基準以下に抑えることができた。
【００５５】
また、従来よりも低い１００〜３００℃の加熱温度で焼却灰中のセレン，６価クロム，水銀等の重金属類を不溶化処理することが可能であるため、加熱処理に要する燃料費を低減することができる。
【００５６】
尚、チオ硫酸ナトリウムの必要な添加率は焼却灰の性状に依存するため、添加率の最低値を規定することはできない。
本実施の形態では、重金属類含有灰１にチオ硫酸化合物の溶液を添加して第１の加熱機６に供給しているが、加熱機６の内部にチオ硫酸化合物の溶液を噴霧又は注入しても良い。
【００５７】
次に、第２の加熱機６の加熱処理において、２価鉄化合物である硫酸第一鉄もしくは３価鉄化合物である硫酸第二鉄の溶液は中間処理灰中の重金属類と難溶性化合物を形成する不溶化剤として作用する。
【００５８】
すなわち、硫酸第一鉄もしくは硫酸第二鉄の添加によって、ヒ素やチオ硫酸化合物により還元された４価の亜セレン酸イオンが不溶化され、これらは鉄と難溶性塩とを生成する。例えば、硫酸第一鉄はヒ素やセレンの溶出形態であるヒ酸イオン、亜ヒ酸イオン、亜セレン酸イオンと難溶性の化合物を形成する。
【００５９】
このとき、硫酸第一鉄もしくは硫酸第二鉄の添加率が多いと、酸性となってカドミウムが溶出してしまうが、先にチオ硫酸化合物を添加して第１の加熱機６を経ることにより、薬剤の添加率を減らすことができ、カドミウムの溶出を抑えることができる。
【００６０】
このため、重金属類含有灰１に含有されるセレンや６価クロム，水銀に加えてヒ素やカドミウムの溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。
【００６１】
さらに、重金属類含有灰１に鉄化合物を添加するより先に、チオ硫酸化合物を添加して第１の加熱機６で加熱処理することによって、効率的に重金属類含有灰１の重金属類を還元することができ、チオ硫酸化合物の添加率を少なくすることができる。これは、チオ硫酸化合物のチオ硫酸ナトリウムが鉄化合物の硫酸第一鉄もしくは硫酸第二鉄に対して還元作用を及ぼして、重金属類含有灰１の重金属類を還元させるのに要するチオ硫酸化合物の添加量が増えてしまうことがないからである。
【００６２】
以下に、セレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウムといった重金属類を含有する焼却灰を対象に、チオ硫酸ナトリウムの溶液を添加して加熱処理を行い、その後に、硫酸第一鉄の溶液を添加して加熱処理を行った場合の溶出試験の結果を表２，表３に示す。
【００６３】
【表２】
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【００６４】
【表３】
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上記表２，表３において、焼却灰Ａ〜Ｃは性状の異なる焼却灰である。また、チオ硫酸ナトリウム及び硫酸第一鉄の添加率は、焼却灰に対するものであり、各々無水物としての添加率を示している。さらに、上記チオ硫酸ナトリウムと硫酸第一鉄とは溶液として添加され、添加後の焼却灰の含水率は２０〜２５％程度となった。また、加熱処理は、加熱温度が５５℃以外の場合は全て加熱時間を１時間にし、加熱温度が５５℃の場合は十分に水分を蒸発させるために加熱時間を１８時間にした。
【００６５】
上記表２によれば、焼却灰Ａを対象に、実施例Ｎｏ．１〜１１では、チオ硫酸ナトリウムの添加率を０．６％、硫酸第一鉄の添加率１．７％に固定して、チオ硫酸ナトリウム添加後の第１の加熱機６における加熱温度（＝第１の加熱温度）と、硫酸第一鉄添加後の第２の加熱機６における加熱温度（＝第２の加熱温度）とを変えることの影響を調べた。その結果、上記第１の加熱機６の加熱温度は５５〜３００℃の範囲で、第２の加熱機６は５５〜２００℃の範囲で、ヒ素，セレン，カドミウムの溶出量が土壌環境基準である０．０１ｍｇ／Ｌ以下に抑えられた。
【００６６】
尚、第２の加熱機６による加熱処理を行わない（省略した）実施例Ｎｏ．６においても、ヒ素，セレン，カドミウムの溶出量が０．０１ｍｇ／Ｌ以下に抑えられた。
また、実施例Ｎｏ．１２〜１７では、上記第１の加熱機６の加熱温度と第２の加熱機６の加熱温度とを共に１５０℃に固定して、チオ硫酸ナトリウムの添加率と硫酸第一鉄の添加率とを変えることの影響を調べた。その結果、硫酸第一鉄の添加率は１．１％以上必要であったが、チオ硫酸ナトリウムの添加率は０．２％まで下げることができた。
【００６７】
また、上記表３によれば、焼却灰Ｂ，Ｃを対象にし、その結果、６価クロム，水銀の溶出量がいずれも土壌環境基準以下に抑えられた。
また、従来よりも低い５５〜２００℃の加熱温度で焼却灰中のセレン，６価クロム，水銀，ヒ素，カドミウム等の重金属類を不溶化処理することが可能であるため、加熱処理に要する燃料費を低減することができる。
【００６８】
尚、チオ硫酸ナトリウムと硫酸第一鉄の必要な添加率は焼却灰の性状に依存するため、添加率の最低値を規定することはできない。
また、上記表２で用いた焼却灰Ａに、チオ硫酸ナトリウムの溶液を０．６％の添加率で添加して加熱温度１５０℃で加熱処理を行い、次に、硫酸第一鉄の溶液を１．７％の添加率で添加して加熱温度１５０℃で加熱処理を行った場合について、環告４６号法、炭酸飽和法、炭酸連続法の３種類の溶出試験方法により、ヒ素，セレン，カドミウム，６価クロム，水銀等の土壌環境基準で定められている重金属類の溶出量を測定し、その結果を以下の表４に示した。
【００６９】
【表４】
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尚、上記炭酸飽和法および炭酸連続法はいずれも酸性溶液による溶出試験であって、炭酸飽和法はｐＨ４程度の炭酸飽和水を溶媒に用い、溶出試験の最中は炭酸ガスの吹き込みを無しにする溶出試験であるのに対し、炭酸連続法は炭酸飽和水を溶媒に用い、さらに溶出試験の最中もｐＨを酸性に保つために炭酸ガスを吹き込み続ける溶出試験である。
【００７０】
いずれの溶出試験においても、上記全ての重金属類の溶出は土壌環境基準を満たし本処理によって処理された焼却灰が酸性条件下であっても上記重金属類の溶出が抑制される。
図１１は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、第１薬剤添加装置１２に代えて第１の加熱機６に還元性ガスとして硫化水素ガスを供給する硫化水素ガス供給源２０およびブロワ２１を設けている。また、第１の加熱機６に代えて混合処理を行う混合機を用いることも可能である。
【００７１】
この構成においては、硫化水素ガス供給源２０およびブロワ２１によって供給する硫化水素ガスの存在下で重金属類含有灰１を加熱処理もしくは混合処理することで、還元性ガスによって重金属類含有灰１中の重金属類が還元されて不溶化可能な形態となり、重金属類含有灰１中に含有されるセレンや６価クロム，水銀等の溶出を簡易に効率よく安いコストで不溶化処理してその溶出を防止することができる。他の作用効果は先の実施の形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化装置を示すフローシート図
【図２】同重金属類含有灰の不溶化装置の要部を示す模式図
【図３】同重金属類含有灰の不溶化装置の灰供給フィーダを示す正面図
【図４】同重金属類含有灰の不溶化装置の灰供給フィーダを示す側面図
【図５】同重金属類含有灰の不溶化装置の加熱機を示す正面図
【図６】同重金属類含有灰の不溶化装置の加熱機を示す側面図
【図７】本発明の他の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化装置の加熱機を示す正面図
【図８】同重金属類含有灰の不溶化装置の加熱機を示す側面図
【図９】本発明の他の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化装置の加熱機を示す正面図
【図１０】同重金属類含有灰の不溶化装置の加熱機を示す側面図
【図１１】本発明の他の実施の形態における重金属類含有灰の不溶化装置の要部を示す模式図
【符号の説明】
【００７３】
１    重金属類含有灰
２    灰ホッパ
３    空気輸送管路
４    灰定量フィーダ
５ａ  移送管路
５ｂ  搬送系
６    加熱機
６ａ  炉体
６ｂ  加熱ジャケット部
６ｃ  熱風発生器
６ｄ  ファン
６ｅ  ねじり（螺旋状）羽根
６ｆ  炉入口
６ｇ  炉出口
６ｈ  ローラ
６ｉ  モータ
６ｊ  減速機
６ｋ  チェーン
７    灰供給フィーダ
７ａ  台車
８    ホッパ部
９    フィーダ部
９ａ  フィードスクリュー
９ｂ  モータ
１０    灰貯留槽
１０ａ  搬送コンベア
１１ａ  ミストトラップ
１１ｂ  誘引ファン
１２    第１薬剤添加装置
１３    第２薬剤添加装置
１４    薬剤定量供給機
１５    攪拌機
１６    薬注ポンプ
１７    薬品添加ノズル
２０    硫化水素ガス供給源
２１    ブロワ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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