(57)【要約】【課題】  焼却灰の除染及び上記処分場近隣の重金属による汚染を適切に処理できる新たな処理剤及び処理方法を提供するものである。【解決手段】  本願発明に係る焼却灰の処理剤は、硫酸と、過塩素酸ナトリウムと、重金属類の凝集剤と、表面処理剤とを含むものであり、特に、前記焼却灰の処理剤全体を１００重量％とし、水と共に、前記硫酸を１０〜２０重量％、前記過塩素酸ナトリウムを３０〜４０重量％、前記凝集剤としてポリ硫酸第二鉄を１０〜２５重量％、前記表面処理剤として硝酸第二鉄又は硝酸ナトリウムを１５〜３５重量％含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸と、過塩素酸ナトリウムと、重金属類の凝集剤と、表面処理剤とを含む焼却灰の処理剤。
【請求項２】
前記焼却灰の処理剤全体を１００重量％とし、水と共に、前記硫酸を１０〜２０重量％、前記過塩素酸ナトリウムを３０〜４０重量％、前記凝集剤としてポリ硫酸第二鉄を１０〜２５重量％、前記表面処理剤として硝酸第二鉄又は硝酸ナトリウムを１５〜３５重量％含むものである請求項１記載の焼却灰の処理剤。
【請求項３】
前記焼却灰の処理剤全体を１００重量％とし、水と共に、前記硫酸を１０〜２０重量％、前記過塩素酸ナトリウムを３０〜４０重量％、前記凝集剤として硝酸第二鉄又は過塩素酸ナトリウムを２０〜３５重量％、前記表面処理剤として硝酸第二鉄又は硝酸ナトリウムを１５〜３５重量％含むものである請求項１記載の焼却灰の処理剤。
【請求項４】
水と、前記硫酸と、前記過塩素酸ナトリウムと、前記凝集剤としてポリ硫酸第二鉄と、前記表面処理剤として硝酸第二鉄を含む請求項１記載の焼却灰の処理剤。
【請求項５】
焼却灰から棄雑物を除去するステップ１と、棄雑物除去後の前記焼却灰と、請求項１乃至４の何れかに記載の焼却灰の処理剤とを洗浄水中へ投入して攪拌し前記焼却灰が保持する汚染物質の吸着固定態基を洗浄水に易溶な水溶態又は交換態に移行させ前記洗浄水中に汚染物質を溶出させることにて前記焼却灰を除染するステップ２と、前記溶出にて汚染水となった前記洗浄水へ高分子凝集剤を投与し汚染物質を凝集ブロックとして分離回収することにて前記汚染水を清澄化するステップ３と、除染後の前記焼却灰即ち除染灰を自然脱水又は強制脱水させるステップ４を遂行する、請求項１乃至４の何れかに記載の焼却灰の処理剤を用いた焼却灰の処理方法。
【請求項６】
前記ステップ１において、
前記焼却灰を篩機にかけることにて前記焼却灰中の棄雑物を除去し、
前記ステップ２において、
前記洗浄水を水とし、前記焼却灰を、当該水へ当該水と同重量投入して泥漿化状態の泥漿化水にするステップ２１と、
前記泥漿化水１００重量％に対し３〜５重量％の前記処理剤を前記泥漿化水へ投入するステップ２２と、
処理剤投入後の前記泥漿化水を強酸性となるように調整し撹拌機で所定時間攪拌することにて前記焼却灰中の前記汚染物質を前記泥漿化水へ溶出させ所定時間静止させて沈殿させるステップ２３を遂行するものであり、
前記ステップ３において、
前記沈殿にて分離した上澄み液である汚染水１００重量％に対し、ポリ硫酸第二鉄０．０２〜０．０３重量％を投入するステップ３１と、
前記沈殿にて分離した上澄み液であるステップ３１遂行前の前記汚染水１００重量％に対し、ｐＨをほぼ中性に調整した液体である前記高分子凝集剤０．０４〜０．０６重量％を投入し撹拌機にて所定時間攪拌し凝集した前記凝集ブロックを分離回収することにて前記汚染水を清澄化するステップ３２を遂行するものであり、
前記ステップ４において、
前記沈殿物である前記除染灰を前記自然脱水又は強制脱水させるものである請求項５に記載の焼却灰の処理方法。
【請求項７】
前記ステップ４において、脱水機にて機械脱水を行うことにより前記除染灰を強制脱水するものであり、
前記ステップ３２により前記凝集ブロックを取り除いて清澄化した前記汚染水と、前記ステップ４の脱水にて除染灰から分離した水分の夫々を、ステップ２の洗浄水として再利用する請求項６記載の焼却灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、焼却灰の処理剤及び焼却灰の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみなどの焼却灰や重金属土壌などに含まれる重金属イオンを無害化できる手段として、特許文献１及び２へ示すものが既に提案されている。
【０００３】
特許文献１へ示すものは、 主剤として（Ａ）硫酸、及び（Ｂ）硫酸アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウムのうち少なくとも一つ、（Ｃ）ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄のうち少なくとも一つ、（Ｅ）硫酸第二鉄、（Ｆ）塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムのうち少なくとも一つが配合された水溶液と、 併用剤として（Ｄ）珪酸カリ、珪酸ナトリウムのうち少なくとも一つ及び（Ｇ）バリウムフェライト磁石、アルミン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムのうち少なくとも一つ、（Ｈ）ポリアクリル酸ナトリウムが配合された水溶液からなり、 主剤における重量配合比が、水が１００〜２５０、上記のＡが２〜５、同Ｂが２５０〜６００、同Ｃが８０〜２５０、同Ｅが１０〜５０、同Ｆが５〜１０、併用剤における重量配合比が、水が１００〜３００、上記のＤが５００〜１０００、同Ｇが５０〜１５０、同Ｈが２〜５とされた重金属イオンを無害化できる無機電解凝結剤である（請求項１）。
【０００４】
また特許文献１の請求項２には、上記請求項１に記載の無機電解凝結剤が用いられたものであって、処理対象物に対し、まず、主剤を混合し、その後、更に併用剤を混合することにより、処理対象物中の重金属イオンを封鎖することができる、無機電解凝結剤を用いた資源化処理方法が示されている。
上記特許文献１へ示された発明は、元素の地質学的均衡に基礎を置き、有害な重金属をほぼ永久的に封鎖でき、更に資源として利用可能な、無機電解凝結剤及びそれを用いた資源化処理方法を提供するものである。
【０００５】
特許文献２へ示すものは、ポリ硫酸第二鉄と塩化第二鉄との少なくとも何れか一方と、硝酸ソーダ（硝酸ナトリウム）と硝酸カルシウムとの少なくとも何れか一方と、硝酸第二鉄と、強酸と、を含有する放射性核種汚染土壌、放射線各種汚染飛灰及び重金属汚染土壌に対する浄化用処理剤であり（請求項１）、その請求項２には、ポリ硫酸第二鉄と塩化第二鉄との少なくとも何れか一方を３５〜５０質量部と、硝酸第二鉄を１１〜３０質量部と、硫酸を０．７５〜３質量部と、硝酸ソーダ５．６〜１１．２質量部と硝酸カルシウム５．６〜１１．２質量部との少なくとも何れか一方と、を含有する放射性核種汚染土壌、放射線各種汚染飛灰及び重金属汚染土壌に対する浄化用処理剤が示されている。
【０００６】
また特許文献２の請求項３には、硝酸第二鉄と硝酸ソーダとの少なくとも何れか一方と、強酸と、を含有する前処理剤と、請求項１又は２に記載の前記浄化用処理剤と、を組み合わせたことを特徴とする放射性核種汚染土壌、放射線各種汚染飛灰及び重金属汚染土壌に対する２液性の洗浄機能剤が示されており、その請求項４には、硝酸第二鉄８〜２０質量部と硝酸ソーダ５．６〜１１．２質量部との少なくとも何れか一方と、硫酸３０〜３７．５質量部と、を含有する前処理剤と、請求項２に記載の前記浄化用処理剤と、を組み合わせたことを特徴とする放射性核種汚染土壌、放射線各種汚染飛灰及び重金属汚染土壌に対する２液性の洗浄機能剤が示されている。
【０００７】
また特許文献２の請求項５には、上記請求項４に記載の洗浄機能剤を用いて放射性核種汚染土壌を洗浄する方法であって、前記硫酸と前記硝酸第二鉄とを必須に含む前記前処理剤と放射性核種汚染された土壌と水とを一次被処理物として混合攪拌する第一攪拌工程と、前記第一攪拌工程を経た前記一次被処理物を固相と液相とに実質的に固液分離する第一固液分離工程と、前記ポリ硫酸第二鉄を必須に含む前記浄化用処理剤と前記固相と水とを二次被処理物として混合攪拌する第二攪拌工程と、前記第一攪拌工程を経た前記二次被処理物を固相と液相とに実質的に固液分離する第二固液分離工程とを行い、前記第二固液分離工程により得られた前記固相を洗浄済みの土壌とすることを特徴とする放射性核種汚染土壌を洗浄する方法が示され、その請求項６には、ポリアクリル酸ナトリウムと珪酸ナトリウムとを含有する無機系のバインダー水溶液と、請求項１又は２に記載の前記浄化用処理剤であって前記ポリ硫酸第二鉄を含むものと、
を組み合わせたことを特徴とする放射性核種汚染土壌、放射線各種汚染飛灰及び重金属汚染土壌に対する２液性の飛散流出防止剤が示されている。
【０００８】
更に特許文献２の請求項７には、ポリアクリル酸ナトリウム０．２〜０．５質量部と珪酸ナトリウム２０〜４０質量部とを含有する無機系のバインダー水溶液と、請求項２記載の前記浄化用処理剤であって前記ポリ硫酸第二鉄を含むものと、を組み合わせたことを特徴とする放射性核種汚染土壌、放射線各種汚染飛灰及び重金属汚染土壌に対する２液性の飛散流出防止剤が示され、またその請求項８には、ポリ硫酸第二鉄と、硝酸第二鉄と、強酸とを含有する浄化用処理剤と、ポリアクリル酸ナトリウムと珪酸ナトリウムとを含有する無機系のバインダー水溶液とを組み合わせた２液性の飛散流出防止剤を用いて放射性核種汚染地を処理する方法であって、前記バインダー水溶液を放射性核種汚染地に散布する第一散布工程と、前記第一散布工程を経た前記放射性核種汚染地に前記前記浄化用処理剤を散布する第二散布工程とを行う放射性核種汚染地の処理方法が示されている。
【０００９】
また、特許文献２の請求項９には、ポリ硫酸第二鉄を３５〜５０質量部と、硝酸第二鉄を１１〜３０質量部と、硫酸を０．７５〜３質量部と、を含有する浄化用処理剤と、ポリアクリル酸ナトリウムと珪酸ナトリウムとを含有する無機系のバインダー水溶液とを組み合わせた２液性の飛散流出防止剤を用いて放射性核種汚染地を処理する方法であって、前記バインダー水溶液を放射性核種汚染地に散布する第一散布工程と、前記第一噴霧工程を経た前記放射性核種汚染地に前記浄化用処理剤を散布する第二散布工程を行う放射性核種汚染地の処理方法が示さている。
上記特許文献２に示された発明は、原発事故に伴い発生した放射性核種による汚染土壌を主とし、さらには、津波被災の海泥に起因する重金属等々の汚染土壌に対して、有効な洗浄処理を施すことができる汚染土壌対策用の処理剤と処理方法を提供するものである。
【００１０】
一方、焼却灰処理と最終処分場の実態について言及すると次の通りである。
条例に定める一般廃棄物管理型最終処分場の施設から、恒常的に浸出水が発生している。同時に処分場の日常的排水にも重金属等の有害物質が含有しているため、多くの関連水経路及び河口・湖沼に至る底泥の汚染が見られ、滞積・顕在下にあり、今や地下水に及ぶ汚染が危惧されている。
地域住民は上記事態に健康被害を懸念し、処分場新設には猛烈な反対運動が起こることから、新規処分場の確保は不可能とされている。しかし現実に既設処分場は全国的に枯渇化しており、各自治体は焼却灰の対策に困却を極める事態となっている。
【００１１】
上記特許文献１及び２の提案がなされている一方、現行の処理手法について、焼却場から排出される炉床灰及び飛灰に対し、消石灰又はキレート剤による処理が主流となっている。重金属等の有害物質は焼却灰中に含有した状態で処分場に埋設されているが、その不溶化能力は消石灰について言うに及ばす、キレート処理についても最長２〜３週程度の一時凌ぎの能力に過ぎない。
その結果埋設された焼却灰は、長期に亘り酸性雨に曝され重金属類は処分場から永々と流出し続け関連水経路の底泥の汚染を続けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４３０９４６４号公報
【特許文献２】特許第５９１１７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、焼却灰の除染及び上記処分場近隣の重金属による汚染を適切に処理できる新たな処理剤及び処理方法を提供し、近隣住民の上記懸念を払拭せんとするものである。
また本発明は、特許文献１及び２に示す手段の前処理（前々処理）として適した処理剤及び処理方法を提供し、特許文献１及び２に示す手段をより有効に活用せんとするものでもある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、硫酸と、過塩素酸ナトリウムと、重金属類の凝集剤と、表面処理剤とを含む焼却灰の処理剤を提供する。
尚上記焼却灰には、焼却処分場の飛灰及び炉床灰を含む。
また本発明は、前記焼却灰の処理剤全体を１００重量％とし、水と共に、前記硫酸を１０〜２０重量％、前記過塩素酸ナトリウムを３０〜４０重量％、前記凝集剤としてポリ硫酸第二鉄を１０〜２５重量％、前記表面処理剤として硝酸第二鉄又は硝酸ナトリウムを１５〜３５重量％含む焼却灰の処理剤を提供できた。
更に本発明は、前記焼却灰の処理剤全体を１００重量％とし、水と共に、前記硫酸を１０〜２０重量％、前記過塩素酸ナトリウムを３０〜４０重量％、前記凝集剤として硝酸第二鉄又は過塩素酸ナトリウムを２０〜３５重量％、前記表面処理剤として硝酸第二鉄又は硝酸ナトリウムを１５〜３５重量％含む焼却灰の処理剤を提供できた。
また更に本発明は、水と、前記硫酸と、前記過塩素酸ナトリウムと、前記凝集剤としてポリ硫酸第二鉄と、前記表面処理剤として硝酸第二鉄を含む焼却灰の処理剤を提供できた。
また更に本発明は、焼却灰から棄雑物を除去するステップ１と、棄雑物除去後の前記焼却灰と、上記焼却灰の処理剤とを洗浄水中へ投入して攪拌し前記焼却灰が保持する汚染物質の吸着固定態基を洗浄水に易溶な水溶態又は交換態に移行させ前記洗浄水中に汚染物質を溶出させることにて前記焼却灰を除染するステップ２と、前記溶出にて汚染水となった前記洗浄水へ高分子凝集剤を投与し汚染物質を凝集ブロックとして分離回収することにて前記汚染水を清澄化するステップ３と、除染後の前記焼却灰即ち除染灰を自然脱水又は強制脱水させるステップ４とを遂行する、上記焼却灰の処理剤を用いた焼却灰の処理方法を提供できた。
尚上記焼却灰には、キレート処理された焼却灰の他、キレート処理されていない焼却灰も含む。従って上記汚染物質の吸着固定態基とは、キレート処理された焼却灰の有するキレート剤の他、焼却灰中当該キレート剤以外の要素が有するものも含む。
更にまた本発明は、前記ステップ１において、前記焼却灰を篩機にかけることにて前記焼却灰中の棄雑物を除去し、前記ステップ２において、前記洗浄水を水とし、前記焼却灰を、当該水へ当該水と同重量投入して泥漿化状態の泥漿化水にするステップ２１と、前記泥漿化水１００重量％に対し３〜５重量％の前記処理剤を前記泥漿化水へ投入するステップ２２と、処理剤投入後の前記泥漿化水を強酸性となるように調整し撹拌機で所定時間攪拌することにて前記焼却灰中の前記汚染物質を前記泥漿化水へ溶出させ所定時間静止させて沈殿させるステップ２３を遂行するものであり、前記ステップ３において、前記沈殿にて分離した上澄み液である汚染水１００重量％に対し、ポリ硫酸第二鉄０．０２〜０．０３重量％を投入するステップ３１と、前記沈殿にて分離した上澄み液であるステップ３１遂行前の前記汚染水１００重量％に対しｐＨをほぼ中性に調整した液体である前記高分子凝集剤０．０４〜０．０６重量％を投入し撹拌機にて所定時間攪拌し凝集した前記凝集ブロックを分離回収することにて前記汚染水を清澄化するステップ３２を遂行するものであり、前記ステップ４において、前記沈殿物である前記除染灰を前記自然脱水又は強制脱水させるものである請求項５に記載の焼却灰の処理方法を提供できた。
また本発明は、前記ステップ４において、脱水機にて機械脱水を行うことにより前記除染灰を強制脱水するものであり、前記ステップ３２により前記凝集ブロックを取り除いて清澄化した前記汚染水と、前記ステップ４の脱水にて除染灰から分離した水分の夫々を、ステップ２の洗浄水として再利用する焼却灰の処理方法を提供できた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、飛灰や炉床灰を洗浄水中に所定量投入し、攪拌にて泥漿化させ、泥漿化した液中に本発明に係る上記処理剤を所定量添加しｐＨ調整後に本格的除染攪拌を行うことで、キレート剤が構築するジチオカルバミン基（吸着基）を破壊し、拘束されていた主として重金属イオンを洗浄水中に短時に溶出させることができる。
本発明の実施によって、キレート剤にてキレート処理を行っていない無処理焼却灰についても、上記と同様の効果を得ることができる。即ち、上記キレート処理が行われていない無処理焼却灰についても本発明の実施によって焼却灰が長期経時を要して溶出する金属を短時に洗浄水中に溶出させることができ、当該溶出により重金属が除去され、焼却灰を安全無害な処理灰にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る処理方法の一実施の形態について全体のフローを示す説明図。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は焼却灰の吸着固定基の分子構造を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づき本願発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
（焼却灰の性状の概要）
焼却灰は、「固相・気相・液相」から成り立ち重金属イオン等の汚染物質は水に難溶な固定態及び水に易水溶態・交換態のイオン化状態で図２の吸着固定基に吸着保持され存在する。
図２（Ａ）へ示す１：１型単位層は、Ａｌ八面体シートにＳｉ四面体シートが突き刺すような形で結合している。図２（Ｂ）へ示す２：１型単位層では、２枚のＳｉ四面体シートがＡｌ八面体シートを（図中上下）両側からサンドイッチする（挟む）形で結合している。
焼却灰は通常、飛灰と炉床灰に分類される。飛灰は、炉床灰と比較してアルミナ八面体・ケイ素四面体の吸着固定基を圧倒的に多く保持するため、汚染濃度も圧倒的に高い。
因みに優れた除染とは、固定態を如何に多く水溶態・交換態に移行できるかで決まる。
【００１９】
（本発明に係る処理剤による無機電解・除染不溶化）
次に無機電解・除染不溶化について説明する。
本発明に係る処理剤は、過塩素酸ナトリウムを主成分に数種類のイオン価の異なる金属正電荷物質を一溶媒液中に合成配合したものであり、単一電価では成し得ない優れた中和反応と触媒反応等、複合的相乗効果を勘案した含鉄除染剤である。
本発明に係る処理剤を泥漿化した洗浄水中に添加すると迅速な水和反応が起こり、数種の原子価から成る水酸化物が生成され、無機特有のイオン増加が起こる。
生成された各々のイオンが特徴的役割を担うものである。即ち、焼却灰が保持する吸着固定基及びキレート剤で構築された吸着固定基（ジチオカルバミン酸基）に拘束される重金属イオン等を中和し、水に難溶な固定態イオンを水溶態や交換態に移行させ、洗浄液中への溶出化を実現する。上記にて溶出された汚染水に凝集処理を施すことにて汚染物質の分離回収を行うことができる。
尚、自然界において通常、重金属類はイオン化の状態で鉱物中の固定基（結合基）に強く吸着固定化され存在する。
【００２０】
以上の処理により、固定態下で存在する重金属イオンを水に易溶な水溶態・交換態に移行させることでその６割前後が溶出し、除去されると同時に２割前後が酸化固定され不溶出化される。
尚、残存する微量汚染物質は、社団法人土壌環境センター（東京都千代田区麹町４−５  ＫＳビル３階）指針に基づく経時変化溶出試験５００年間を試みた結果、永続的不溶出の確認に至り、権威ある検証機構のＮＰＯ日本地質汚染審査機構（千葉県千葉市花見川区幕張本郷5丁目２４-１ ローズハイツ１号）・不溶化審査委員会、株式会社医療地質研究所（千葉県千葉市稲毛区山王町３９７番地の２２）の関係者による不溶化試験及びその判定を依頼し、審査委員の指摘に従い３種の溶出試験を追加したところ、何れの試験においても土壌溶出量試験として適切と判断された。
上記経時変化溶出試験５００年間は、環境省を主務官庁とする上記社団法人土壌環境センター（http://www.gepc.or.jp/）の重金属不溶化処理土壌の安定性に関する検討部会にて提案された試験法に基づくものである（平成１３〜１７年の検討結果の総括報告書）。即ち、上記経時変化溶出試験５００年間は、当該部会において設定された、重金属不溶化処理土壌のｐＨ変化に対する長期安定性を評価する溶出試験の条件に沿って行った試験である。
具体的には、不溶化処理土壌が酸に曝される場合について、上記部会では酸性雨を想定し、酸性雨をｐＨ４．０、年間降雨量２，０００ｍｍとし、土壌を１ｍ×１ｍ×１ｍ＝１立法メートル、１．３ｔｏｎ乾土／立法メートルとして、１００年間にこの酸性雨に曝される場合を想定した。単位乾土あたりの酸量は１５．４ｍｅｑ／ｋｇ乾土である。
これに相当する酸量を添加して、平成３年環境庁告示第４６号の溶出試験（以下第４６号溶出試験) と同様の手順で溶出させるものを、酸添加溶出試験法Ｉとした。試験に用いる溶出液（溶媒) は ［Ｈ+］＝１．５４ｍｅｑ／Ｌ （硫酸の場合ｐＨ２．８）である。
そして、５００年分に相当する酸量を添加するものを酸添加溶出試験法ＩＩ（７６．９ｍｅｑ／ ｋｇ乾土) とした。溶出液 (溶媒) は［Ｈ+］＝７．６９ｍｅｑ／Ｌ（硫酸の場合ｐＨ２．１）である。仮に土壌を１ｍ×１ｍ×２ｍ＝２立法メートルとすると、酸添加溶出試験法Ｉは２００年分の酸量に相当し、酸添加溶出試験法ＩＩは１０００年分の酸量に相当することになる。上記経時変化溶出試験５００年間については、上記の通り５００年分に相当する酸量を添加するものである。
【００２１】
（本発明に係る処理剤の基本構成）
本発明は、硫酸と、過塩素酸ナトリウムと、重金属類の凝集剤と、表面処理剤とを含む焼却灰の処理剤を提供する。
特にこの例は、前記焼却灰の処理剤全体を１００重量％とし、水と共に、前記硫酸を１０〜２０重量％、前記過塩素酸ナトリウムを３０〜４０重量％、前記凝集剤としてポリ硫酸第二鉄を１０〜２５重量％、前記表面処理剤として硝酸第二鉄又は硝酸ナトリウムを１５〜３５重量％含む焼却灰の処理剤を提供する。
上記処理剤について、各配合成分（合成薬品の構成）の特徴と目的、配合比率を中心に、より詳しく説明する。
【００２２】
（１）硫酸
硫酸は、処理剤（合成薬品）の安定化を図るために用いられる。処理剤全体を１００重量％として、処理剤中硫酸の配合比は１０〜２０％の範囲とし、好ましくは１０％とする。
【００２３】
（２）過塩素酸ナトリウム
過塩素酸ナトリウムは、酸化力が強く、金属類の腐食性能が強烈である。このため、過塩素酸ナトリウムは腐食剤として用いられる。
処理剤全体を１００重量％として、処理剤中過塩素酸ナトリウムの配合比は３０〜４０重量％の範囲とし、好ましくは４０重量％とする。
【００２４】
（３）ポリ硫酸第二鉄
ポリ硫酸第二鉄は、重金属類の凝集能力を有し、零下２度までの能力を有する。このため、ポリ硫酸第二鉄は、重金属類の凝集剤として用いられる。
また、ポリ硫酸第二鉄は、硫化水素の悪臭を消去する。従って、ポリ硫酸第二鉄は、消臭剤としても用いられる。
処理剤全体を１００重量％として、処理剤中ポリ硫酸第二鉄は１０〜２５重量％の範囲とし、好ましくは１５重量％とする。
また上記ポリ硫酸第二鉄に替わり、処理剤全体１００重量％中、硝酸第二鉄又は過塩素酸ナトリウムを２０〜３５重量％用いることができる。
【００２５】
（４）硝酸第二鉄
硝酸第二鉄は、金属類の腐食性能力に優れ、金属表面処理及び酸化剤として用いられる。
硝酸第二鉄は、化学薬品３５９９種の品目のうち、本剤のみ重金属イオンである放射性物質の吸着能力を有する。
処理剤全体を１００重量％として、処理剤中硝酸第二鉄は１５〜３５重量％の範囲とし、好ましくは２０重量％とする。
また上記硝酸第二鉄に替わり、処理剤全体１００重量％中、硝酸ナトリウムを１５〜３５重量％の範囲で用いることができる。
【００２６】
（５）水
処理剤１００重量％中、上記（１）〜（４）以外の残りの成分を当該水とする。水には、清水を用いる。
【００２７】
（本発明に係る焼却灰の処理方法）
以下、本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートについて説明する。
本発明に係る焼却灰の処理方法において、次のステップ１〜ステップ６を遂行する（図１）。
【００２８】
（ステップ１）
ステップ１は炉床灰中の棄雑物を除去する棄雑物除去工程である。
ステップ１において、焼却灰を篩機にかけることにて焼却灰中の棄雑物を除去する。
【００２９】
（ステップ２）
ステップ２は、キレート剤及び焼却灰等が保持する汚染物質の吸着固定態基を水に易溶な水溶態・交換態に移行させ洗浄水中へ溶出化を図る、汚染物質の溶出化工程である。
具体的には、ステップ２において、次のステップ２１乃至ステップ２３の各処理を遂行する。
【００３０】
（１）ステップ２１にて、ステップ１を経た焼却灰を洗浄撹拌機に投入する。
即ち、ステップ２１において、洗浄水を水とし、上記焼却灰を当該水と同重量洗浄撹拌機へ投入し、攪拌して泥漿化状態の泥漿化水にする。
【００３１】
（２）ステップ２２にて、ステップ２１の泥漿化水１００重量％に対し３〜５重量％の前記処理剤を前記泥漿化水へ投入する（投入後の泥漿化水全体は１０３〜１０５重量％となる）。
【００３２】
（３）ステップ２３において、処理剤投入後の前記泥漿化水を強酸性となるように調整し洗浄撹拌機で所定時間攪拌することにて前記焼却灰中の前記汚染物質を前記泥漿化水へ溶出させる。攪拌後所定時間静止させて沈殿させる。
この例では、処理剤投入後の前記泥漿化水をｐＨ１．５に調整し、洗浄撹拌機で２０分攪拌した後、２０分間の静止（攪拌停止）により沈殿物を生じさせる。尚、処理剤投入後の前記泥漿化水をｐＨ１．５に調整する点については、前記泥漿化水に希硫酸を加えて希釈することによりｐＨ１．５に調整するものである。
【００３３】
（ステップ３）
ステップ３は汚染水の清澄化工程であり、ステップ３において、焼却灰等の洗浄に伴う汚染水の清澄化を図る。
具体的には、ステップ３において、次のステップ３１及びステップ３２の各処理を遂行する。
【００３４】
（１）ステップ３１において、上記洗浄攪拌機の強酸性洗浄汚染水を凝集撹拌機へ移す。そして、上記沈殿にて分離した上澄み液である汚染水の重量１００重量％に対し、ポリ硫酸第二鉄０．０２〜０．０３重量％を凝集撹拌機へ投入する（投入後の汚染水全体の重量は１００．０２〜１００．０３重量％となる）。
【００３５】
（２）ステップ３２において、ｐＨをほぼ中性即ちｐＨ７．０に調整した液体である高分子凝集剤０．０４〜０．０６重量％をステップ３１のポリ硫酸第二鉄投入前の上記汚染水１００重量％に対して投入し凝集撹拌機にて所定時間攪拌する（ステップ３１のポリ硫酸第二鉄及びステップ３２の高分子凝集剤投入後汚染水全体の重量は１００．０６〜１００．０９重量％となる）。
この例では、ステップ３２において凝集攪拌機にて１５分攪拌を行う。当該攪拌により、汚染水は清澄化水となる。即ち、ステップ３の上記処理により、重金属等の汚染物質は凝集ブロックとして分離回収され、当該攪拌にて凝集した凝集ブロックを分離回収することにて残った上記汚染水は清澄化された清澄化水となる。
上記ｐＨ７．０に調整した液体である高分子凝集剤として、ポリ硫酸第二鉄を採用することができる。当該高分子凝集剤として、ポリ硫酸第二鉄の他、硝酸第二鉄又は過塩素酸ナトリウムを採用することができる。
上記の凝集ブロックについては、少量のセメントと珪酸ナトリウム（水ガラス）を加えることにより急結させて汚染物質を溶出しないガラス固化物とし、一般の管理型最終処分所にて処理する（管理型最終処分所の敷地内に埋める）。
【００３６】
ステップ４において、上記ステップ２にて得た上記沈殿物である除染灰を自然脱水又は強制脱水させる。この例では、ステップ４において、脱水機にて機械脱水を行うことにより前記除染灰を強制脱水する。但し、自然乾燥にて自然脱水するものとしてもよい。
一方、脱水後の除染灰は、処分場にて処分されるか、資源化活用される。
【００３７】
ステップ５において、上記ステップ３にて得た清澄化水を貯留タンク（清澄化水貯留タンク）へ移す。
また、ステップ６において、上記ステップ４の機械脱水にて得た水分を貯留タンク（脱水貯留タンク）へ移す。
【００３８】
上記清澄化水貯留タンクの清澄化水と、脱水貯留タンクの水分は、リサイクル水として、上記洗浄攪拌機へ移送される。移送されたリサイクル水は、上記洗浄攪拌機にてステップ２の洗浄水として再利用される。
【００３９】
以上、本発明に係る処理剤を用いた上記除染処理により重金属等の汚染物質はその８０％前後が除去され、残存する微量汚染物質は頑強に酸化固定化される。その永続的不溶出化能力の立証は、前述のＮＰＯ日本地質汚染審査機構の不溶化審査会及び株式会社医療地質研究所の結果報告書（後述の表２）に基づく。
【００４０】
（本発明に係る処理剤の主な用途）
１）本剤は、キレート剤で構築された吸着固定基（ジチオカルバミン酸基）を迅速に破壊すると共に焼却灰が保持する固定基を中和し水溶基を中和し水溶態・交換態に移行させ、洗浄水中に溶出化を図る。
２）本剤は、特許第４３０９４６４号及び特許第５９１１７１６号の前々処理剤として活用し、処理制度の向上が図れる。
３）本剤は、海泥及び陸上汚染土の除染処理に活用することができる。
【実施例】
【００４１】
表１へ発明の実施例を示す。尚、実施例は例示であり、本発明を限定的に解釈するのに用いるものではない。
【００４２】
【表１】
2019209250.tif 000003
【００４３】
表２へ土壌分析結果（埋戻確認調査の土壌分析結果一覧）を示す。
上記結果報告書（表２における第二種特定有害物質の溶出量の欄）では全ての項目において炉床灰は定量下限値（表３に示す土壌汚染の基準における第二種重金属等の欄）を下回っていることが確認された。
【００４４】
【表２】
2019209250.tif 000004
【００４５】
【表３】
2019209250.tif 000005
【００４６】
表４〜表８は、本発明に係る処理剤を用いたごみ焼却灰の重金属の不溶化試験を行い、その評価を行ったものである。試験に用いたごみ焼却灰は、千葉灰、Ａごみ焼却処分場の飛灰、Ａごみ焼却処分場の炉床灰、Ｂごみ焼却処分場の飛灰、Ｂごみ焼却処分場の炉床灰の５種類である。
また表４の千葉灰は、２０１６年９月に千葉市内の処分場から採取した飛灰である。表４の「処理前」は採取した飛灰について本発明に係る処理剤による処理前の２０１６年９月に試験を行った結果を示している。表４の「処理後の結果」は採取した上記飛灰について本発明に係る処理剤にて処理を行った２０１７年１２月の試験結果を示す。
各ごみ焼却場からの焼却灰に対する不溶化試験は株式会社医療地質研究所により行われた。尚、この不溶化試験の処理試験は、特許第４３０９４６４号（特許文献１）の発明者である谷元佳代彦と柳本行雄の両者によって開発された手法にて行われたものである。そして、不溶化試験により得られた最終爐物に対して、株式会社医療地質研究所では、ＮＰＯ日本地質汚染審査機構不溶化試験審査委員会提案の３種類と社団法人土壌環境センターの１種類、合計４種類の評価を行った。それらの溶出試験方法は以下の通りである。
（株式会社医療地質研究所が行った上記４種類の溶出試験方法）
１）方法Ｘ-１：硫酸・硝酸混合水溶液添加溶出試験法(ｐＨ２．８)
(NPO日本地質汚染審査機構の提案Ｉ、2015年)
２）方法Ｘ-２：硫酸・硝酸混合水溶液添加による溶出繰り返し試験法（２回）(ｐＨ３．１)
(NPO日本地質汚染・審査機構の提案II、2015年)
３）方法Ｘ-３：硫酸・硝酸混合水溶液添加による溶出繰り返し試験法（５回）（ｐＨ３．５)
(NPO日本地質汚染審査機構の提案III、2015年)
４）方法Ｙ：硫酸添加溶出試験法I (ｐＨ２．８)(社団法人土壌環境センター、2006年)
【００４７】
上記１）の方法Ｘ−１は、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、硫酸と硝酸の混合水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ２．８とする変更にてサンプル（１点）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
上記２）の方法Ｘ−２は、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、何れも硫酸と硝酸の混合水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ３．１とする変更にてサンプル２点（２回）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
上記３）の方法Ｘ−３は、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、何れも硫酸と硝酸の混合水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ３．５とする変更にてサンプル５点（５回）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
上記４）の方法Ｙは、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、硫酸で前記泥漿化水を希釈してｐＨ２．８とする変更にてサンプル（１点）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
【００４８】
また、最終爐物の分析値に関しては、第三者機関のＮＰＯ日本地質汚染審査機構不溶化試験審査委員会にも評価依頼し、クロスチェックを行った。ＮＰＯ日本地質汚染審査機構不溶化試験審査委員会では、同委員会提案の４種類と社団法人土壌環境センターの２種類の合計６種類を行った。それらの溶出試験方法は以下の通りである。
（ＮＰＯ日本地質汚染審査機構不溶化審査委員会が行った上記６種類の溶出試験方法）
５）方法Ｉ：硫酸水溶液添加溶出試験法(ｐＨ２．８) ／土壌環境センター提案
６）方法II：硫酸水溶液添加溶出試験法(ｐＨ２．１)／土壌環境センター提案
７）方法III：硫酸・硝酸混合水溶液添加溶出試験法(ｐＨ２．８)
８）方法IV：硫酸・硝酸混合溶液添加による溶出繰り返し試験法(ｐＨ３．１)
９）方法Ｖ：硫酸・硝酸混合水溶液添加溶出試験法（ｐＨ２．１）
１０）方法VI：硫酸・硝酸・ＮａＣｌ混合水溶液添加溶出試験法（ｐＨ２．８）
【００４９】
上記５）の方法Ｉは、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、硫酸水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ２．８とする変更にてサンプル（１点）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
上記６）の方法IIは、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、硫酸水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ２．１とする変更にてサンプル（１点）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
上記７）の方法IIIは、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、硫酸・硝酸混合水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ２．８とする変更にてサンプル（１点）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
上記８）の方法IVは、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、硫酸・硝酸混合水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ３．１とする変更にてサンプル５点を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
上記９）の方法Ｖは、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、硫酸・硝酸混合水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ２．１とする変更にてサンプル（１点）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
上記１０）の方法VIは、前述の本発明に係る焼却灰の処理方法のフローチャートにおいて、ステップ２のステップ２３の上記処理剤投入後の前記泥漿化水へ希硫酸を加えてｐＨ１．５に調整する点に関し、硫酸・硝酸・ＮａＣｌ混合水溶液で前記泥漿化水を希釈してｐＨ２．８とする変更にてサンプル（１点）を得たものであり、他の事項について上記ステップ２と異なる点はない（図１）。
詳細は省略するが、ＮＰＯ日本地質汚染審査機構不溶化審査委員会が行った上記５）〜１０）の６種類の溶出試験方法による試験結果も、株式会社医療地質研究所が行った次に示す上記１）〜４）の４種類の溶出試験方法による試験結果とほぼ同じことが確認された。
【００５０】
表４〜表８（元素毎濃度推移）において、上記方法Ｘ−１，Ｘ−２，Ｘ−３，Ｙの各試験項目に関し基準値（土壌含有量基準、土壌溶出量・地下水環境基準、土壌環境基準）を超えるものを黒三角（▲）で示す。尚土壌環境基準は環境基本法第１６条第１項に定められた基準であり、有害物質毎の基準が環境省のホームページの別表（https://www.env.go.jp/kijun/dt1.html）に記載されている。
千葉灰（飛灰）では、処理前において、カドミウムの残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、六価クロムの原灰の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、鉛の原灰の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、ふっ素の残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）について、基準値を超えたものとなっているが、処理後は最終濾物のすべての試験において基準値及び環境基準（土壌環境基準）に適合していることが確認できる（表４）。
【００５１】
Ａ処分場の炉床灰では、処理前において、カドミウムの残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、六価クロムの原灰の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、鉛の原灰の土壌含有量と残渣の土壌含有量と土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、ふっ素の残渣の土壌溶出量（Ｘ−１）について、夫々の環境基準を超えたものとなっているが、処理後の最終濾物はふっ素の土壌流出量（Ｙ）以外の各項目について基準値に適合しており、従って不溶化の効果は十分に確認できる（表５）。
【００５２】
Ａ処分場の飛灰は、カドミウム、総水銀、鉛、ふっ素について、今回の処理では基準値を満足するものではなかった（表６）。
具体的には、Ａ処分場の飛灰では、処理前において、カドミウムの残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、鉛の原灰の土壌含有量と土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）と残渣の土壌含有量と土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、ふっ素の残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）について、各基準値を超えたものとなっており、処理後の最終濾物についてもカドミウムとふっ素の各試験や、総水銀の土壌溶出量（Ｙ）と（Ｘ−２）１回目と（Ｘ−３）の１回目、鉛の土壌溶出量（Ｘ−１）と（Ｘ−２）の１回目と２回目、（Ｘ−３）の４回目と５回目において基準値を超えるものとなっている（表６）。また処理後の総水銀の最終濾物について、土壌溶出量（Ｘ−１）と（Ｘ−３）の２回目は（土壌溶出量の）基準値を下回っているものの、「検出されない」という環境基準に適合していない。
一方、Ａ処分場の飛灰の処理後の最終濾物について、総水銀の土壌溶出量（Ｘ−２）の２回目と（Ｘ−３）の３回目乃至５回目、鉛の土壌溶出量（Ｙ）と（Ｘ−３）の１回目乃至３回目の夫々では、（土壌溶出量の）基準値を下回るか不検出であった（表６）。
飛灰は炉床灰と異なり、水銀、鉛、ふっ素等揮発しやすい物質が集まり高濃度化している可能性がある（表６）。
【００５３】
Ｂ処分場の炉床灰では、処理前において、カドミウムの原灰の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）と残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、鉛の原灰の土壌含有量、ほう素の残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）について、基準値を超えたものとなっているが、処理後の各最終濾物は、カドミウムの土壌溶出量（Ｘ−１）を除いて基準値を超えないものであった。また上記カドミウムを含め処理後の各最終濾物について、すべての試験の環境基準に適合していることが確認できる（表７）。
【００５４】
Ｂ処分場の飛灰は、カドミウム、セレン、鉛、ふっ素について、今回の処理では基準値を満足するものではなかった（表８）。
具体的には、Ｂ処分場の飛灰では、処理前において、カドミウムの原灰の土壌含有量と土壌流出量（Ｙ）（Ｘ−１）と残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、鉛の原灰の土壌含有量と土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）と残渣の土壌含有量と途上溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、砒素の残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、ふっ素の原灰の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）と残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、ほう素の残渣の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）について、基準値を超えたものとなっており、処理後もカドミウムとふっ素の各試験において、更に、セレンの土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、（Ｘ−２）の１回目と（Ｘ−３）の１乃至４回目、鉛の土壌溶出量（Ｙ）（Ｘ−１）、（Ｘ−２）の１回目と（Ｘ−３）の１回目乃至５回目において基準値を超えるものとなっている（表８）。一方、Ｂ処分場の飛灰の処理後の、セレンの土壌溶出量（Ｘ−２）の２回目と（Ｘ−３）の５回目、鉛の土壌溶出量（Ｘ−２）２回目、更に、砒素及びほう素の各試験において、基準を超えないものであった（表８）。
鉛については基準値の２倍程度となっており、残渣の濃度から見て効果を得ていることが分かる。ふっ素は基準値の１０倍であるが、残渣の濃度から見て１／１０以下となっており、不溶化剤の効果は大きいと考えられる（表８）。
【００５５】
【表４】
2019209250.tif 000006
【００５６】
【表５】
2019209250.tif 000007
【００５７】
【表６】
2019209250.tif 000008
【００５８】
【表７】
2019209250.tif 000009
【００５９】
【表８】
2019209250.tif 000010
【００６０】
最終濾物への溶出試験の他に、株式会社医療地質研究所では、この不溶化試験の過程で得られる原灰・残澄に対して、土壌溶出量試験（社団法人土壌環境センタ一の方法)、土壌溶出量試験（ＮＰＯ日本地質汚染審査機構の１）方法Ｘ-１の２つを行った。
【００６１】
上記の各溶出試験に用いた分析対象試料は、それぞれの焼却灰につき各１個であるが、千葉灰などは土壌環境基準・地下水環境基準を満すといった高い成績を示している。また、Ａごみ焼却処分場・Ｂごみ焼却処分場の炉床灰でも一部元素を除いて高成績を得ている。また、比較的成績の低い飛灰でも爐液への移行が認められていることが株式会社医療地質研究所とＮＰＯ日本地質汚染審査機構の不溶化試験審査委員会の評価でも明らかになっている。
【００６２】
上記安全無害の科学的根拠は、ＮＰＯ日本地質汚染審査機構の不溶化審査委員会及び株式会社医療地質研究所の関係者の多岐に亘る検証実験の結果報告に基づくものである。一方洗浄処理により溶出化された汚染水は凝集処理を施し、固液分離による回収を図る。
本発明に係る処理剤は、１０種に上る科学的・学術的に厳しい立証検証の下、優れた能力を示す結果が確認された。
本発明の実施によって、枯渇化が進む処理場新設に向け、地域住民に対する説明責任を果たせる除染不溶化剤を処理剤として提供できたものである。
【図１】
2019209250.tif 000011
【図２】
2019209250.tif 000012