(57)【要約】      （修正有）【課題】有害な臭気ガスを発生しないあるいは処理物が埋立処分場で長期間埋め立てられても微生物などで分解されない、焼却施設から排出される有害重金属を含んだ飛灰や焼却灰の安価な無機化合物粉体処理材を提供する。【解決手段】アルミニウム製品加工工場より排出される硫酸アルミニウム電解廃液を再利用して、水不溶性塩基性硫酸アルミニウムを製造し、単一製品で他の無機化合物などと混合することなく、水と共に飛灰や焼却灰と混合混練する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業廃棄物または都市ごみ（家庭ごみ）の焼却施設から排出される有害重金属を含有した飛灰（ばいじん）を無害化（不溶出化）処理するための処理材として、水酸化アルミニウム（化学式はＡｌ（ＯＨ）３で示される。）でない、硫酸アルミニウム（化学式は：Ａｌ２（ＳＯ４）３で示される）でもない、水不溶塩基性硫酸アルミニウムで化学式はＡｌ２（ＳＯ４）（ＯＨ）４あるいはＡｌ４（ＯＨ）ＳＯ４で表示される廃棄物処理材
【請求項２】
前項1の水不溶性塩基性硫酸アルミニウムは、酸化アルミニウム（化学式でＡｌ２Ｏ３）で組成パーセントを換算した組成比率は硫酸（化学式でＳＯ４）の組成重量パーセントの２倍以上存在し、硫酸（ＳＯ４）として換算した場合、硫酸の組成比は、１0重量パーセント以上含まれている廃棄物処理材
【請求項３】
前項１及び２の水不溶性塩基性硫酸アルミニウムは９０重量パーセント以上が無定形物質（非結晶質）の粉末状で水および温水、熱水などに不溶で水素イオン濃度（pＨ）が２以下の強酸性溶液または水素イオン濃度（pＨ）が１２以上の強塩基性（アルカリ性）溶液に速やかに溶解する廃棄物処理材
【請求項４】
前項１から３の水不溶性塩基性硫酸アルミニウムは、化学工業薬品として一般的に製造および販売されている類似同等商品も使用することはできるがアルミニウム製品加工工場で行われている電気分解による陽極酸化皮膜処理時に使用される電解液の硫酸、クロム酸、シュウ酸の中から硫酸を選定し、排出される硫酸アルミニウム（化学式はＡｌ２（ＳＯ４）３）溶液を５０℃以上で２４時間以上加熱処理することによって得られる沈殿物を炉過や遠心分離装置などによって固液分離し、沈殿物を水で洗浄し、洗浄液の水素イオン濃度（pＨ）が４以上になるまで継続して行う。洗浄した沈殿物をスプレードライヤーやキルン型乾燥装置を用いて、乾燥後粉砕または、空気分離などにより、粉末状態が乾式レーザー粒度分布測定装置による測定結果で平均粒径（Ｄ50）が50um以下の微粉末としてた廃棄物処理材
【請求項５】
前項4で排出される硫酸アルミニウム（化学式はＡｌ２（ＳＯ４）３）溶液を撹拌しながら5〜40重量パーセントの水酸化ナトリウム溶液を添加し、硫酸アルミニウム溶液の強酸性溶液の水素イオン濃度（ｐＨ）を4〜8の範囲に調整し、得られた沈殿物を水で洗浄し、前項4の方法で乾燥後の微粉末を用いた廃棄物処理材
【請求項６】
請求項1から5の廃棄物処理材を用いて産業廃棄物または都市ごみ（家庭ごみ）の焼却施設から排出される有害重金属を含んだ飛灰（ばいじん）を無害化（不溶出化）するには各焼却施設内の飛灰（ばいじん）処理設備または焼却灰処理設備を使用して行い、飛灰（ばいじん）に対して、廃棄物処理材を、1から50重量パーセントの割合で選定した量を添加し、同じく飛灰に対して10〜50重量パーセントの割合で選定した量の水を添加し、混合および混練を十分に行ってから処理物を排出する廃棄物処理方法
【請求項７】
請求項1〜6の廃棄物処理材を用いて、産業廃棄物または都市ごみ（家庭ごみ）の焼却施設で排ガス浄化用薬剤として使用されている水酸化カルシウム（化学式＝Ｃa（ＯＨ）２）や活性炭などと混合して使用することができる。水酸化カルシウムは比表面積の大きさなどで用途を限定しているが請求項1〜6の廃棄物処理材は比表面積の大小に関連しないで混合して使用することができ、混合比率も水酸化カルシウムに対して、1〜50重量パーセントの範囲で混合して使用する。活性炭は水酸化カルシウムに対して0.5〜20重量パーセントの範囲で混合して使用することができる。請求項1〜6の廃棄物処理材と水酸化カルシウムあるいは廃棄物処理材、水酸化カルシウムおよび活性炭などの混合物は排ガス浄化剤として焼却施設内の水酸化カルシウム貯蔵タンクから一定量または汚染ガス濃度（一般的には塩化水素ガス）に応じて切り出し量が調整され、煙道中に吹き込まれて電気集塵機、バグフィルター型集塵機などの集じん装置で集塵された塩化水素ガス、硫酸ガス、硝酸ガスなどの排ガス浄化を水酸化カルシウムが行い、飛灰（ばいじん）は請求項1〜5の廃棄物処理材が無害化処理し、排ガス浄化と有害重金属を無害化（不溶出化）処理を同時に行うことができる廃棄物処理材と処理方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業廃棄物や都市ごみの焼却施設から排出される有害重金属（鉛、カドミウム、銅、亜鉛あるいはクロムなど）を含んだ飛灰（ばいじん）や焼却灰などを無害化、（不溶出化）する廃棄物処理薬材及び無害化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業廃棄物や都市ごみの焼却施設から排出される有害重金属を含んだ飛灰（ばいじん）や焼却炉を無害化（不溶出化）できる薬剤として有機液体キレート薬剤が一般的に用いられている。（特許文献１,２および3）しかし有機液体キレートは飛灰（ばいじん）や焼却灰と混合、混練して処理する際に人体に有害な二硫化炭素（化学式：ＣＳ２）や硫化水素（化学式：Ｈ２Ｓ）やアンモニア（化学式：ＮＨ３）やアミン類（化学式：Ｒ-ＮＨ２）などの臭気成分ガスを発生する。また、貯蔵時に有害臭気成分ガスが発生するなどして危険である。したがって、換気設備などの安全装置を完備しなければならないなど設備費が高価になる。
【０００３】
その他、有機液体キレート薬剤で飛灰（ばいじん）や焼却炉を無害化（不溶出化）した処理物は、埋立処分場へ搬入されて埋め立てられる。
【０００４】
有機液体キレート薬剤で、無害化（不溶出化）された飛灰（ばいじん）や焼却灰は埋立処分場で長期間埋め立てられた後に無酸素状態（嫌気状態）での微生物や菌によって分解されて、不溶出化された処理物に含有される有害重金属が再溶出してくる。
【０００５】
本発明は無機粉末の廃棄物処理材で人体に有害な臭気成分ガスの発生しない、あるいは埋立処分場で長期間埋立てられても微生物や菌によって分解されない処理方法を提供する。
【０００６】
本発明の周辺技術としては粉末状のアルミニウムシリケートまたは粉体状二酸化ケイ素（特許文献4参照）やＸ線的に非晶質な水酸化アルミニウム20重量％以上95重量％以下と粉体状の多孔質無機吸着剤および/または水溶性燐酸塩5重量パーセント以上と80重量％以下とを含み、かつ前記Ｘ線的に非晶質を水酸化アルミニウムと粉体状の多孔質無機吸着剤および/または水溶性リン酸塩との合計量が50重量％以上である廃棄物処理剤（特許文献5参照）などが挙げられるがいずれも無機粉体状廃棄物処理剤で原材料を数種類混合しなければならず用途が限定されるなどの問題がある。
【０００７】
その他、水、硫酸バンド（化学式：Ａｌ２（ＳＯ４）３）および、リン酸系重金属固定化剤でアルカリ性の重金属含有灰をリン酸鉛、リン酸カドミウムなどの不溶性の有害金属化合物にして処理する廃棄物処理剤および処理方法が提案されている（特許文献6）
しかし、本発明が無害化処理しようとする対象物は産業廃棄物や都市ごみ（家庭ごみ）などの焼却施設から排出される飛灰（ばいじん）や焼却灰などで硫酸バンドやリン酸系重金属固定剤などの強酸性物質を使用しての水素イオン濃度（ｐＨ）の降下は飛灰（ばいじん）中に多量に含まれる未反応消石灰（化学式：Ｃａ（ＯＨ）２）などの緩衝作用が強く、硫酸バンドなどの添加量が極端に多くなり、処理後の処理物の成型性が悪くなったり、処理費用が高くなるなどの問題があった。さらに硫酸バンドは吸湿性が高く、固結したり、貯蔵タンク内で腐食が進行するなど課題が多い。
【特許文献１】特開平5−50055号公報
【特許文献２】特開平8−224560号公報
【特許文献３】特開平８−41017号公報
【特許文献４】特開平3633010号
【特許文献５】特開平3724062号
【特許文献６】特開平9−141226号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
産業廃棄物や都市ごみ（家庭ごみ）などを焼却処理して排出される飛灰（ばいじん）や焼却灰には有害重金属が多く含まれており、何らかの方法で無害化（不溶出化）処理して、埋め立て処分場へ搬出されて処分される。従来は特許文献1〜3に開示されているジエチルジチオカルバミン酸塩など有機液体キレート薬剤が多く用いられて無害化処理されている。
【０００９】
これらの有機液体キレート薬剤は人体に有害な臭気成分ガスを発生し、埋立処分後も微生物や菌によって有機物成分が分解され有害金属が再溶出するなどの問題点がある。
【００１０】
また、特許文献4〜5などに提案されているアルミニウムシリケートや二酸化ケイ素などの無機粉体状の廃棄物処理剤は固体酸としての中和性能や、吸着剤としての性能が低く、処理材としての添加量が多くなり結果として、処分後の処分量が増量し、埋立処分場の処分寿命を短命化する問題がある。
【００１１】
特許文献5に示されているＸ線的に非晶質な水酸化アルミニウムと粉体状の多孔質無機吸着剤または水溶性リン酸塩と混合物で使用される廃棄物処理剤はアルマイト処理工程で発生する非晶質水酸化アルミニウムを使用することが提案されている。非晶質の水酸化アルミニウムや多孔質の無機吸着剤または水溶性リン酸塩との混合物の廃棄物処理剤は飛灰（ばいじん）中に多く含まれている未反応の水酸化カルシウム（化学式：Ｃａ（ＯＨ）２）と反応させて、飛灰からの溶出液中の水素イオン濃度（ｐＨ）を降下させて有害重金属を不溶出化させるには多孔質の無機吸着剤や強酸性で緩衝性の強い水溶性のリン酸塩を非晶質の水酸化アルミニウム中に混合しなければならず廃棄物処理剤の製造価格が高くなり、混合材料によっては品質の安定性に欠けるなどの課題がある。
【００１２】
特許文献6に提案されている硫酸バンドやリン酸系重金属固定化剤を用いた廃棄物処理剤は強酸性を示す処理剤で飛灰（ばいじん）と混合混錬する設備などを腐食するなどの課題がある。
【００１３】
本発明は産業廃棄物や都市ごみ（家庭ごみ）などの焼却施設から排出される飛灰（ばいじん）や焼却灰などを人体に有害な臭気ガス成分を発生しないあるいは埋立処分場で処理物が微生物や菌で分解される。あるいは他化合物と混合しない単一化学物質で腐食性の全くない安価な廃棄物処理剤および処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の飛灰（ばいじん）および焼却灰を無害化（不溶出化）処理するため廃棄物処理剤および処理方法は有害な臭気ガス成分などが発生しないあるいは無機化合物混合物の酸性物質で中和反応を主要化学反応ではない無機化合物の単一成分で中性物質である水不溶性塩基性硫酸アルミニウムを用いて、飛灰（ばいじん）や焼却灰を水と共に混合混錬して無害化処理することを特徴とする。
【００１５】
本発明ではアルミニウム製品加工工場から排出される硫酸を用いた電解液中の硫酸アルミニウム溶液に水酸化ナトリウム溶液を添加して水素イオン濃度（ｐＨ）を4〜8に調整後生成した沈殿を水洗し、脱水、乾燥して製造する水不溶性塩基性硫酸アルミニウムを他の化合物と混合することなく、単一で廃棄物処理材として使用することで課題の解決を図った。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の産業廃棄物及び都市ごみ（家庭ごみ）などの焼却施設から排出される飛灰（ばいじん）および焼却灰などを無害化（不溶出化）する廃棄物処理材を水とともに添加し、混合および混錬する処理方法はアルミ製品加工工場の硫酸アルミニウム電解溶液の有効利用の用途が広がり、硫酸アルミニウム廃液を原料にして製造するので他の廃棄物処理剤と比べて極端に安価で商品化が可能で有害な臭気ガスなど発生せずに埋立処分後も微細物や菌に分解されることもなく安定し、環境保全にも大きく寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に実施例や比較例をあげて、本発明を具体的に説明するが本発明はこれに限定されるものではない。本発明の廃棄物処理材の無害化（不溶出化）処理効果や特許文献に例示されている材料との性能を比較するために都市ごみ焼却施設（ガス化溶液炉連続運転）から発生する消石灰（化学式：Ｃa（ＯＨ）２）吹き込み後、バグフィルター式集塵装置で捕集された飛灰（ばいじん）を試験用試料として使用した。飛灰（ばいじん）試料中に含有される有害重金属の中から代表的な項目として鉛（Ｐｂ）を選定し、環境庁告示13号法に記載されている溶出試験方法により、検液を作成して、原子吸光光度計により、分析試験を行い、陸上埋立基準値（Ｐｂ＝0.3ｍｇ/l）を用いて各種の試験評価を求めた。
【実施例１】
【００１８】
アルミニウム製品加工工場のアルマイト表面処理工程で使用される硫酸の電解溶液から排出される硫酸アルミニウム廃液を使用して硫酸アルミニウム廃液中（ｐＨは約2.8）に水酸化ナトリウム水溶液（２０重量パーセント）を、添加して、水素イオン濃度（ｐＨ）を4.0〜13.0の範囲に調整して沈殿物を生成させて回収し、水洗浄後に乾燥し、本発明の廃棄物処理材である水不溶性塩基性硫酸アルミニウム粉末をｐＨを4から8に調整して製造したものを処理材4から8の5条件に分別して表示し、ｐＨを9から13に調整して製造した粉末試料を比較例1から5の5条件で表1に示した。乾燥して廃棄物処理剤の水不溶性塩基性硫酸アルミニウムを製造して廃棄物処理剤としての性能評価を表1に示す。
【００１９】
性能評価試験は飛灰（ばいじん）試料に水素イオン濃度を調整した。
【００２０】
廃棄物処理材を飛灰試料に対して重量比で各々8および10パーセント添加し、同様にして各々水40重量パーセント添加して混合混錬して性能評価用供試料とした。
【００２１】
【表１】
2008264627.tif 000002
【００２２】
表1から明らかなように硫酸アルミニウム廃液から水不溶性塩基性硫酸アルミニウム廃棄物処理材を製造する場合のｐＨ調整範囲は4〜8が適切であり、8を超えるとＸ線的には非晶質であっても限りなく水酸化アルミニウム（化学式：Ａｌ（ＯＨ）３）が多くなり、硫酸基（化学式ＳＯ４）の含有量が極端に少なくなり、鉛（Ｐｂ）の不溶出化性能が低下する。
【００２３】
本発明でアルマイト表面処理工程から排出される硫酸アルミニウム廃液から水酸化ナトリウム添加による水不溶性塩基性硫酸アルミニウム廃棄物処理材の製造時の水素イオン濃度（ｐＨ）調整範囲は4〜8が適切であるが望ましくはｐＨ＝6〜8の範囲で製造された廃棄物処理材が最も望ましい。    
【実施例２】
【００２４】
本発明の廃棄物処理材の性能評価するために実際のアルミニウム製品加工工場のアルマイト処理工程から排出される硫酸アルミニウム電解廃液を再利用するために加工された製品や、多孔質の無機粉体吸着剤あるいは廃棄物処理材の原材料として提案されている。無機化合物などを比較例として無害化(不溶出化)処理効果の試験を行った。
【００２５】
試験は無害化処理効果を確認するために実施例1に用いた飛灰（ばいじん）試料に対して本発明の廃棄物処理材およびそのほかの処理材あるいは処理材原料の試薬などを重量比によって各8,10,12,14％添加し、混合混錬後環境庁告示第13号法による溶出試験を行い、原子吸光光度法により鉛（Ｐｂ）の測定を行った。
【００２６】
試験に供した処理材および原材料の詳細を表2に示す。
【００２７】
【表２】
2008264627.tif 000003
【００２８】
表2に記載した本発明の廃棄物処理材および他材料などの無害化（不溶出化）処理効果についての試験結果を表3に示す。
【００２９】
【表３】
2008264627.tif 000004
【００３０】
表3に見られるように本発明の廃棄物処理材である水不溶性塩基性硫酸アルミニウムおよび化合形態が同じで市販品のアルミナホワイトなどが効果的に作用していることが確認できる。その他、市販の硫酸アルミニウムも無害化作用が認められるが、貯蔵タンク内での吸湿性や強酸性による設備の腐食などが問題となり、商品化は難しい。
【００３１】
表3の中で無害化処理の効果が確認できた材料や化合物はいずれも硫酸（ＳＯ４）基を含有しており、本発明の廃棄物処理材の中での重要な役割を、果たしているので欠かすことができない事が明らかである。