(57)【要約】【課題】  焼却灰からの重金属の溶出抑制効果が高く、かつ固化後の処理物の体積や重量の増大が少なく、固形物強度にも優れた処理方法、処理剤、処理装置を提供する。【解決手段】  焼却灰に、（Ａ）重金属固定化剤、（Ｂ）アルミノケイ酸塩、および（Ｄ）水、を添加して混練し、焼却灰を固化させることを特徴とする、焼却灰の処理方法を用いる。焼却灰供給部、重金属固定化剤供給部、アルミノケイ酸塩供給部、水供給部および混練部を備えた焼却灰処理装置であって、前記焼却灰供給部より供給された焼却灰、前記重金属固定化剤供給部から供給された重金属固定化剤、前記アルミノケイ酸塩供給部から供給されたアルミノケイ酸塩、および前記水供給部から供給された水、を混練部において混練し、焼却灰を固化させることを特徴とする、焼却灰処理装置を用いる。【選択図】  図２
2006000686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰に、
（Ａ）重金属固定化剤、
（Ｂ）アルミノケイ酸塩、および
（Ｄ）水、
を添加して混練し、焼却灰を固化させることを特徴とする、焼却灰の処理方法。
【請求項２】
（Ｃ）酸化アルミニウムをさらに添加することを特徴とする、請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
重金属固定化剤が、ジチオカルバミン酸塩であることを特徴とする、請求項１または２に記載の処理方法。
【請求項４】
（Ａ）重金属固定化剤、および
（Ｂ）アルミノケイ酸塩
を含むことを特徴とする、焼却灰処理剤。
【請求項５】
（Ｃ）酸化アルミニウムをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の焼却灰処理剤。
【請求項６】
重金属固定化剤が、ジチオカルバミン酸塩であることを特徴とする、請求項４または５に記載の焼却灰処理剤。
【請求項７】
焼却灰供給部、重金属固定化剤供給部、アルミノケイ酸塩供給部、水供給部および混練部を備えた焼却灰処理装置であって、前記焼却灰供給部より供給された焼却灰、前記重金属固定化剤供給部から供給された重金属固定化剤、前記アルミノケイ酸塩供給部から供給されたアルミノケイ酸塩、および前記水供給部から供給された水、を混練部において混練し、焼却灰を固化させることを特徴とする、焼却灰処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰の処理方法、処理剤、および処理装置に関する。本発明は、特に、焼却灰からの重金属の溶出抑制効果が高く、環境への影響が少なく、かつ固化後の固形物強度が優れた焼却灰の処理方法、処理剤、および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴミや産業廃棄物等の焼却プラントや火力発電所等から発生する焼却灰、あるいは産業廃棄物、廃水、汚染土、および排ガス等の中には、鉛、クロム、カドミウム、砒素、セレン等の重金属類が含まれている。そして、これらの重金属類の環境への放出を抑制するために、焼却灰等は、重金属固定化剤等を用いて無害化された上で廃棄されている。このための重金属固定化剤として、従来、有機キレート剤が主に用いられてきた。
【０００３】
有機キレート剤は、重金属に配位して、水に不溶なキレート化合物を形成することにより重金属を固定化するものである。一般的には、ジアルキルジチオカルバミン酸塩に代表されるジチオカルボキシ基を有するアミン誘導体の液体キレート剤が、好適に用いられてきた（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４０３９３
【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、従来のジチオカルバミン酸塩に代表されるキレート剤を使用する場合には、灰の種類によっては多量に添加しないと重金属の抑制効果が得られないため処理コストがかかるという問題があった。また、キレート剤のみで固化した場合には、灰の種類によっては固化物の強度が非常に脆弱となり、取扱いが不便となる場合があった。
【０００６】
一方、重金属類の溶出を完全に防止し、強固な固形物とすることを目的として、セメントにより被処理体を固形化することも行われているが、固化物の体積や重量が増大するという問題がある。
【０００７】
特に、セレンに関しては、ジチオカルバミン酸塩単独では抑制し難く、溶出量を基準値以下に抑えるには、キレート剤を多量に添加した上に、セメントにより固化する必要が生じる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上述の問題点を解決するために鋭意検討した結果、重金属固体化剤に、アルミノケイ酸塩を併用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到った。
【０００９】
即ち、本発明は、焼却灰に、（Ａ）重金属固定化剤、（Ｂ）アルミノケイ酸塩、および（Ｄ）水、を添加して混練し、焼却灰を固化させることを特徴とする、焼却灰の処理方法である。
【００１０】
また、本発明は、（Ｃ）酸化アルミニウムをさらに添加することを特徴とする、上記の処理方法である。
【００１１】
また、本発明は、重金属固定化剤が、ジチオカルバミン酸塩であることを特徴とする、上記の処理方法である。
【００１２】
また、本発明は、（Ａ）重金属固定化剤、および（Ｂ）アルミノケイ酸塩を含むことを特徴とする、焼却灰処理剤である。
【００１３】
また、本発明は、（Ｃ）酸化アルミニウムをさらに含むことを特徴とする、上記の焼却灰処理剤である。
【００１４】
また、本発明は、重金属固定化剤が、ジチオカルバミン酸塩であることを特徴とする、上記の焼却灰処理剤である。
【００１５】
また、本発明は、焼却灰供給部、重金属固定化剤供給部、アルミノケイ酸塩供給部、水供給部および混練部を備えた焼却灰処理装置であって、前記焼却灰供給部より供給された焼却灰、前記重金属固定化剤供給部から供給された重金属固定化剤、前記アルミノケイ酸塩供給部から供給されたアルミノケイ酸塩、および前記水供給部から供給された水、を混練部において混練し、焼却灰を固化させることを特徴とする、焼却灰処理装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、焼却灰からの重金属の溶出抑制効果が高く、かつ固化後の処理物の体積や重量の増大が少なく、固形物強度にも優れた処理方法を提供できる。特に、セレンの溶出量に関して、基準値以下に抑えることが可能となり、公害防止に極めて役立つものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に用いられる（Ａ）重金属固定化剤としては、重金属を固定化できるものであれば特に制限はないが、例えば、ジチオカルバミン酸構造を有するものが好ましい。具体的には、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸カリウム、ジメチルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸カリウム、ジエチルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジプロピルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジプロピルジチオカルバミン酸カリウム、ジプロピルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジブチルジチオカルバミン酸カリウム、ジブチルジチオカルバミン酸アンモニウム、ジペンチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジペンチルジチオカルバミン酸カリウム、ジペンチルジチオカルバミン酸アンモニウム、ピペリジンジチオカルバミン酸ナトリウム、ピペリジンジチオカルバミン酸カリウム、ピペリジンジチオカルバミン酸アンモニウム、ピペロジンジチオカルバミン酸ナトリウム、ピペロジンジチオカルバミン酸カリウム、ピペロジンジチオカルバミン酸アンモニウム、モルホリンジチオカルバミン酸ナトリウム、モルホリンジチオカルバミン酸カリウム、モルホリンジチオカルバミン酸アンモニウム等を挙げることができる。また、ピペラジン、１−メチルピペラジン、２−メチルピペラジン、２，５−ジエチルピペラジン、１−フェニルピペラジン１，４−ジフェニルピペラジン等のピペラジン系化合物のジチオカルバミン酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩も使用可能である。
【００１８】
これらの重金属固定化剤は、１種を単独で用いても、または２種以上を混合して用いてもよい。
【００１９】
また、重金属固定化剤は、使用に際して、液体状のもの、粉末状のものいずれでもよい。
【００２０】
本発明に用いられる（Ｂ）アルミノケイ酸塩としては、特に制限はないが、例えば、アルミナ・ケイ酸のナトリウム塩またはカリウム塩等を挙げることができる。
【００２１】
上述の各成分の添加量は、焼却灰に含有される重金属の量により、適宜決定されるが、例えば、ゴミ焼却場の焼却灰であれば、以下のものを挙げることができる。
【００２２】
即ち、（Ａ）重金属固定化剤の添加量としては、焼却灰１００重量部に対して、通常０.５〜２０重量部、好ましくは１〜５重量部を挙げることができる。添加量が、０．５重量部未満では、重金属溶出抑制効果が不十分となる場合があり、２０重量部を超えると、重金属抑制効果が既に十分な程度となっているので、経済的でない場合がある。
【００２３】
また、（Ｂ）アルミノケイ酸塩の添加量としては、焼却灰１００重量部に対して、通常０.５〜２０重量部、好ましくは１〜１０重量部を挙げることができる。添加量が、０．５重量部未満では、重金属溶出抑制効果が不十分となる場合があり、２０重量部を超えると、重金属抑制効果が既に十分な程度となっているので、経済的でない場合がある。
【００２４】
（Ｃ）酸化アルミニウムを添加する場合は、上記の（Ｂ）アルミノケイ酸塩の一部を（Ｃ）酸化アルミニウムに置き換えて用いることができる。この場合の、（Ｂ）アルミノケイ酸塩と（Ｃ）酸化アルミニウムとの割合としては、特に制限はないが、（Ｂ）アルミノケイ酸塩：（Ｃ）酸化アルミニウムの重量比として、通常１０：９０〜９０：１０、好ましくは５０：５０〜８０：２０を挙げることができる。
【００２５】
（Ｄ）水の添加量としては、焼却灰１００重量部に対して、通常５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部を挙げることができる。添加量が、５重量未満では被処理体を十分に混練・造粒することが困難な場合があり、５０重量部を超えると造粒後の乾燥・固化に長時間を要する場合がある。
【００２６】
本発明において、（Ｂ）アルミノケイ酸塩の一部、または（Ｂ）アルミノケイ酸塩および（Ｃ）酸化アルミニウムの一部を、多価金属化合物と置き換えることもできる。この場合に用いられる多価金属酸化物としては、特に制限はないが、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化チタン等を挙げることができ、この中でも好ましくは酸化カルシウムを挙げることができる。これらの多価金属酸化物は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
この場合に混合される多価金属化合物の割合としては、特に制限はないが、（Ｂ）成分、または（Ｂ）成分および（Ｃ）成分に対して、３０重量％を上限として混合することが好ましい。
【００２８】
本発明の方法においては、焼却灰に、上記（Ａ）重金属固定化剤、（Ｂ）アルミノケイ酸塩、（Ｄ）水、および必要に応じ（Ｃ）酸化アルミニウム、多価金属酸化物を混合して混練、造粒することによって安定化灰とすることができる。焼却灰に対する添加順序は特に問わないが、混練、造粒のし易さから、まず（Ａ）重金属固定化剤、（Ｂ）アルミノケイ酸塩、（Ｃ）酸化アルミニウムおよび多価金属酸化物を添加し混合した後に、（Ｄ）水を添加してから混練・造粒するのがよい。
【００２９】
また、一般の焼却灰の処理で実施されているようにセメントを混合することも可能である。この場合のセメントの添加量は被処理体に対して５〜５０重量部である。本発明においては多価金属酸化物を使用しているので、通常の方法と比較してセメントの量を低減させても重金属類の溶出抑制効果が得られ、そのため固形化物の軽量化が図れる。
【００３０】
次に、本発明の焼却灰処理装置について、図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は、本発明の焼却灰処理装置を模式的に示した図である。図１において、本発明の焼却灰処理装置１は、混練部２５にそれぞれ接続する、焼却灰供給部５、重金属固定化剤供給部１０、水供給部２０を備えており、焼却灰供給部５は、酸化アルミニウム供給部１５に接続している。
【００３２】
焼却灰供給部５において、焼却灰は、アルミノケイ酸塩供給部１５により供給されたアルミノケイ酸塩と混合され、混練部２５に送られる。混練部２５において、アルミノケイ酸塩と混合された焼却灰は、重金属固定化剤供給部により供給された重金属固定化剤および、水供給部２０により供給された水と混練され、固化される。固化された処理物は、混練部から取り出され、一連の処理作業が終了する。
【００３３】
本発明において、アルミノケイ酸塩供給部１５に、アルミノケイ酸塩に加え、必要に応じ、酸化アルミニウムおよび／または多価金属酸化物を充填しておくことにより、これらの成分を焼却灰に混練することが可能となる。
【００３４】
図２は、本発明の焼却灰処理装置の例を示す図である。図２において、本発明の焼却灰処理装置１は、飛灰３０にアルミノケイ酸塩５４を供給するアルミノケイ酸塩供給部１５、飛灰３０を移送する飛灰移送コンベア３２、飛灰移送コンベア３２に接続する飛灰ホッパ３４、飛灰ホッパ３４の下部に接続する定量供給機３６、定量供給機３６に接続する混練部２５、混練部２５に接続する処理灰移送ポンプ３８、処理灰移送ポンプ３８に接続する処理灰貯留バンカー４０を備えている。また、混練部２５は、薬剤定量ポンプ４２を介して薬剤混合槽４４に接続しており、薬剤混合槽４４は、水ポンプ４６を介して水槽４８に、また、薬剤ポンプ５０を介して薬剤槽５２にそれぞれ接続している。図２において、飛灰移送コンベア３２、飛灰ホッパ３４および定量供給機３６は、本発明の焼却灰供給部を構成する。また、図２において、薬剤槽５２、薬剤ポンプ５０、薬剤混合槽４４および薬剤定量ポンプ４２は、本発明の重金属固定化剤供給部を構成する。同様に、図２において、水槽４８、水ポンプ４６、薬剤混合槽４４および薬剤定量ポンプ４２は、本発明の水供給部を構成する。
【００３５】
本発明の焼却灰処理装置は上記のように構成されており、以下、その作用について説明する。図２において、飛灰３０は、アルミノケイ酸塩供給部１５から供給されたアルミノケイ酸塩５４が添加され、飛灰移送コンベア３２により飛灰ホッパ３４に移送される。飛灰ホッパ３４に移送された飛灰３０は、定量供給機３６により混練部２５に供給される。また、このときにアルミノケイ酸塩供給部１５より、アルミノケイ酸塩を定量供給機３６に供給してもよい。
【００３６】
本発明において、アルミノケイ酸塩供給部１５に、アルミノケイ酸塩５４に加え、必要に応じ、酸化アルミニウムおよび／または多価金属酸化物を充填しておくことにより、これらの成分を焼却灰に混練することが可能となる。
【００３７】
一方、重金属固定化剤５６は、薬剤槽５２から薬剤ポンプ５０により薬剤混合槽４４に送られる。また、水５８は、水槽４８から水ポンプ４６により薬剤混合槽４４に送られる。薬剤混合槽４４に送られた水５８および重金属固定化剤５６は、薬剤混合槽４４において混合され、薬剤定量ポンプ４２により、混練部２５に供給される。混練部２５においては、供給された飛灰３０、重金属固定化剤５６、アルミノケイ酸塩５４、水５８が混練され、固化される。固化された処理灰は、処理移送ポンプ３８により処理灰貯留バンカー４０に移送され、一連の処理作業が終了する。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【００３９】
なお、実施例において使用した重金属固定化剤は以下のものである。また実施例中「部」とあるのは「重量部」を表す。
（ａ）ジエチルジチオカルバミン酸カリウム
（ｂ）ジブチルジチオカルバミン酸アンモニウム
（ｃ）ピペリジンジチオカルバミン酸アンモニウム
【００４０】
＜実施例１＞
都市ゴミ清掃工場から発生した表１に示す重金属含有量の焼却飛灰１００部に対して（Ａ）重金属固定化剤として（ａ）ジエチルジチオカルバミン酸カリウムを３部、（Ｂ）アルミノケイ酸塩を５部添加し混ぜ合わせた後、（Ｄ）水２０部を添加し５分間混練した。得られた処理物について重金属の溶出試験を行った。なお、溶出試験は昭和４８年度・環境庁告示第１３号に準じて行った。
【表１】
2006000686.tif 000003
【００４１】
また、廃棄物中の重金属の種類および含有量の分析は、ＪＩＳ  Ｋ−０１０２に準じて行った。
結果を表２に記載する。
【００４２】
＜実施例２〜８、比較例１〜３＞
（Ａ）重金属固定化剤、（Ｂ）アルミノケイ酸塩、（Ｃ）酸化アルミニウム、多価金属酸化物の種類と添加量を表２のように変更した以外は、実施例１に準じて試験を行った。結果を表２に併記する。
【表２】
2006000686.tif 000004
【００４３】
実施例により得られた処理物は、アルミノケイ酸塩を使用しない場合（比較例１、２）と比較して重金属溶出量は少なく、かつ処理物の強度も強固であった。
【００４４】
＜実施例９＞
実施例６において焼却灰に重金属固定化剤、アルミノケイ酸塩および酸化アルミニウムを混合する際、セメントを２０重量部添加して同様の実験を行った。結果を表３に記載する。
【００４５】
＜実施例１０＞
実施例９において、重金属固定化剤の添加量を１部にして同様の実験を行った。結果を表３に記載する。
【００４６】
＜比較例４＞
実施例９において、アルミノケイ酸塩および酸化アルミニウムを使用しなかった場合について同様に実験を行った。結果を表３に記載する。
【表３】
2006000686.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本発明の焼却灰処理装置を模式的に示した図である。
【図２】図２は、本発明の焼却灰処理装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  焼却灰処理装置
５  焼却灰供給部
１０  重金属固定化剤供給部
１５  アルミノケイ酸塩供給部
２０  水供給部
２５  混練部
３０  飛灰
３２  飛灰移送コンベア
３４  飛灰ホッパ
３６  定量供給機
３８  処理灰移送ポンプ３８
４０  処理灰貯留バンカー
４２  薬剤定量ポンプ
４４  薬剤混合槽
４６  水ポンプ
４８  水槽
５０  薬剤ポンプ
５２  薬剤槽
５４  アルミノケイ酸塩
５６  重金属固定化剤
５８  水
【図１】
2006000686.tif 000006
【図２】
2006000686.tif 000007