(57)【要約】【課題】  重金属類やダイオキシン類或いは化学物質等の有害物質を含む汚泥を、簡便且安価に不溶固定化と滅容化の可能な方法を提供する。【解決手段】  有害物質を含む汚泥を、その残留水分率を７０重量％以下に脱水して脱水汚泥としたうえ、その分子置換算で略４０００乃至８０００程度の多分子量化された錯化合物状で、シロキサン及びシラノール塩とからなる固形分が４５乃至７５重量％に水分が２５乃至５５重量％で且そのｐＨ値が８．０以上のシロキサン及びシラノール塩多分子容溶液を、脱水汚泥重量に対し３乃至１０重量％割合で混合混練したうえ、７００乃至９００℃で加熱処理して不溶固定化と減容化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質が混在する汚泥を、その残留水分が７０重量％以下に脱水して脱水汚泥となしたうえ、シロキサン及びシラノール塩からなり、その分子量換算で４０００至８０００程度に多分子量化させた錯化合物状で、且シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５乃至７５重量％割合と水分が２５乃至５５重量％割合で、而もそのｐＨ値が８．０以上のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を脱水汚泥重量に対し３乃至１０重量％割合で混合混練させたうえ、その温度が７００乃至９００℃で加熱処理を施し、重金属類やダイオキシン類或いは化学物質からなる有害物をシロキサン結合内に強力に取り込み、且その内部はもとより外表面に発泡ガラスからなる包着層を強固に形成させて不溶固定化と滅容化を図ることを特徴とする、有害物質を含む、汚泥の不溶固定化方法。
【請求項２】
シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液のｐＨ値が１２．０以上で、加熱処理に伴いダイオキシンより発生する塩酸ガスを中和させて、デノボ合成を阻止させる請求項１記載の有害物質を含む汚泥の不溶固定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は汚泥に混在する重金属類やダイオキシン、或いは化学物質の有害物質の不溶固定化による再利用の拡大若しくは安全な廃棄埋没を可能とする、有害物質を含む汚泥の不溶固定化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  産業活動に伴い排出される産業廃棄物は膨大量に昇っており、且これが長期に亘って廃棄され続けられてきたため、現在に至っては廃棄場所の限界に直面している。
ところで汚泥は産業廃棄物排出量の全体の略１／２を占める膨大量にも及ぶことから、その再利用化は早くから模索されてきており、特に食品加工業より排出される有機汚泥においては有害物質も僅かであるから、分解発酵等の処理を加えたらコンポストや有機肥料等への再利用化が図られている。【０００３】  他方金属加工業や化学品製造業、精密工業や電子機器工業等より排出される汚泥中には、重金属類やダイオキシン類或いは化学物質等の有害物質が多量に混在していることからその再利用化が図れず、結局は産業廃棄物処理業者に委ね、且所要の不溶化処理が施されたうえ廃業埋設がなされている。
而しながら産業廃棄物処理業者の不溶化処理は、専らキレート剤により溶出固定し若しくはコンクリートで封止固定させて廃棄埋没がなされているものの、キレート剤による溶出固定は早くからその溶出固定が脆弱で特に酸性雨や土壌菌類による短時間の分解が指摘されており、更にはコンクリート封止固定も酸性雨等によっては容易に脆弱化や裂損が発生する。【０００４】  加えて廃業埋設も埋設区画内を掘削のうえ、防水シート等を敷設せしめたうえ、キレート剤による溶出固定やコンクリート封止させた廃棄物を埋設させるクローズド手段で埋設がなされるものの、埋設重量は膨大重量となるため、時間経過とともに不等沈下や地表面のズレや移動により防水シートも容易に破損し、且雨水の酸性化とも相俟って重金属類等が溶出し、地下水汚染被害が全国的に広がっている。
加えて産業廃棄物処理業者においても廃棄物の種類や廃棄場所の条件等により、脱水汚泥を更に加熱焼却のうえスラッジ化させて大幅に減溶化のうえ、溶出固定処理し廃棄させている。【０００５】  発明者等は、既に生産活動に伴って若しくは使用後の廃棄により或いは解体等に伴い排出される固形物や塊状物で且有機物質を含む産業廃棄物若しくは有害物質に汚染された土壌の土砂や泥土等を所要の粒径に破砕のうえ、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を配合混練し、７００乃至９００℃の高温度で加熱し、シロキサン結合の促進に伴う結合内への有害物質の取り込みと、シロキサン及びシラノール塩の発泡ガラスにより包被固着とにより不溶固定化を図り、以ってコンクリート骨材等への再利用化はもとより廃棄埋没によっても再溶出による地下水汚染を確実に防止しえることを解明し既に既にその先願をなしている。
そこで発明者等はかかる経緯と且有害物質を産業廃棄物の略１／２が汚泥によるものであることに鑑み、更なる研究を重ね本発明に至ったものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明は有害物質を含む汚泥を、簡便且安価に不溶固定化し而も著しく減容化して、産業廃棄物排出費用を大幅に削減することの可能な、有害物質を含む汚泥の不溶固定化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上述の課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、有害物質を含む汚泥を一旦その残留水分率を７０％以下にまで脱水させて脱水汚泥となしたるうえ、シロキサン及びシラノール塩とからなり、その分子量換算で略４０００乃至８０００程度の多分子量状の錯化合物で、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５乃至７５重量％で且その水分率が２５乃至５５重量％と而もそのｐＨ値が８．０以上のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を前記脱水汚泥に対して少なくとも３重量％から１０重量％割合で混合混練させたうえ、その温度が７００乃至９００℃で加熱することにより、含有水分の即時蒸散と且シロキサン結合を促進させながらその結合内に重金属類やダイオキシン類若しくは化学物質等を取り込んだうえ、スラッジ化状物の外表面全体に発泡ガラスによる包着層を形成せしめて、以って重金属類やダイオキシン類及び化学物質からなる有害物質の不溶固定化を図る構成に存するものであり、更にはシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液のｐＨ値を予め１２．０以上の高アルカリ化したシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を用いることにより、有害物質中のダイオキシン類から加熱に伴い発生する塩酸ガスを中和し、以ってダイオキシンのデノボ合成をも阻止する構成に存する。
【発明の効果】
【０００８】  本発明は上述の如き構成からなるもので、膨大量に排出廃棄される産業廃棄物の略１／２を占める汚泥の内、再利用が不能とされる重金属類やダイオキシン類或いは化学物質等の有害物質を含む汚泥を、予めその含水率を７０重量％割合以下に脱水せしめて脱水汚泥となすことで一次減容化が図られ、且この減容化された脱水汚泥の含水率が７０重量％割合以下のために、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が３乃至１０重量％割合で混合混練されるものであるから、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の使用絶対量も少なくて済み、而も脱水汚泥の含水率が７０重量％割合以下且シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分率が２５乃至５５重量％のものであるから、混合混練による相溶性が発揮されて均質な混合混練がなされる。【０００９】  そしてシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が混合混練された脱水汚泥を７００乃至９００℃の温度で加熱することにより、水分の急激な蒸散と多分子量な錯化合物状のシロキサン及びシラノール塩相互のシロキサン結合が促進されることに伴い、重金属類やダイオキシン類或いは化学物質が該シロキサン結合内に強力に取り込まれてスラッジと化すとともにシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の発泡ガラス化によりスラッジ外表面が発泡ガラスによる強固な包着層が形成されて不溶固定化が確実になされるため、再利用がなしえるばかりか廃棄埋設されても長期に亘って溶出危険も防止される。加えてシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液のｐＨ値を予め１２．０以上にアルカリ化させておくことにより、加熱に際してダイオキシンから発生する塩酸ガスが即時に中和され、デノボ合成も防止される。【００１０】  加えて本発明は有害物質を含む汚泥を、その含水率を７０重量％以下に脱水した脱水汚泥にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を３乃至１０重量％割合で混合混練のうえ、７００乃至９００℃で加熱するのみで不溶固定化がなしえるもので、特別な装置を用いることなく且連続的に不溶固定化がなされるものであるから、極めて簡便且安価に不溶固定化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  有害物質を含む汚泥を、その含有水分率が７０重量％シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５乃至７５重量％と以下に脱水して脱水汚泥となしたうえ、その分子量換算で略４０００程度の多分子量で且その水分率が２５乃至５５重量％のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を３乃至１０重量％割合で混合混練のうえ、７００乃至９００℃の加熱処理を施す。
【実施例１】
【００１２】  以下に本発明実施例を図とともに詳細に説明すれば、図１は本発明における不溶固定化方法の工程図であって、有害物質を含む汚泥１は金属加工業や化学品製造業、精密工業或いは電子機器工業等により排出される汚泥若しくはその他の製造業等から排出され、且その汚泥中に重金属類やダイオキシン類若しくは化学物質等の有害物質を含む汚泥１が専ら対象となる。
そしてかかる有害物質を含む汚泥１は、その減容化と且不溶固定化のために混合混練工程３において混合されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０を、なるべく少ない割合量で且有効に不溶固定化を実現するうえからも、その残留水分率を７０重量％以下好ましくは５０乃至６０重量％割合まで脱水させて脱水汚泥１０となすものである。
かかる場合に脱水工程２において脱水汚泥１０となす脱水手段は特段に制約は無く、一般的にはフィルタープレス或いはスクリュープレス等の使用が有利である。【００１３】  加えて有害物質を含む汚泥１の脱水率を残留水分率で７０重量％以下望ましくは５０乃至６０重量％にまで脱水する理由は、混合混練工程３において、不溶固定化のために混合されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０の水分率が略２５乃至５５重量％のものであることから脱水汚泥１０との相溶性及び混合希釈割合からも好適であることによる。【００１４】  混合混練工程３では、実質的に脱水汚泥１０に対して３乃至１０重量％割合を以って、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０を混合のうえ均質に混練しえるものであれば特段の制約はないが、脱水汚泥１０の残留水分率が７０重量％割合以下望ましくは５０乃至６０重量％以下に脱水されるため、その性状はスラリー状乃至はケーキ状のものであるから、撹拌翼による混合手段では撹拌力の大きな負荷がかかることから、ドラムミキサー３０が提案される。【００１５】  このドラムミキサー３０の具体例を挙げれば、図２に示すように所要の内容量を有するドラム３１が基台３２により傾斜状に配位され、且回転シャフト３３の歯車３４の歯車と係合するようドラム３１の外周面に係合軌条３５は設けられ、回転シャフト３３の回転によりドラム３１も回転できるよう構成され、且ドラム３１の一方側には脱水汚泥１０を供給するホッパー３６、及び該ホッパー３６より供給される脱水汚泥１０の供給量に対して一定重量％割合でシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０が混合されるよう混合器３７が配備され、而もドラム３１の他方側には排出口３８が設けられ、所要の混合混練がなされたうえは該排出口３８より排出される。【００１６】  図３は混合混練された混合混練汚泥２１の拡大説明図であって、不溶固定化を均質且確実になすうえからは脱水汚泥１０と、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０とが均質に混合混練されていることが、極めて重要なことである。
そして該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０の混合割合は当然に混在する有害物質の濃度によっても多少異なるものではあるが環境基準を僅かに超える程度では脱水汚泥１０の重量に対して３乃至５重量％割合で十分に対処でき、且環境基準を著しく超える場合では７乃至１０重量％割合が目処となるもので、１０重量％以上の混合がなされても不溶固定化試験結果からは差異が認められぬため、最大でも１０重量％割合以内に留めることが望ましい。【００１７】  ところで脱水汚泥１０に混合され不要固定化を図るためのシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０は、珪酸ＳｉＯ２ｎＨ２Ｏや珪酸ナトリウムＮａＳｉＯ３或いは酸化珪素ＳｉＯ２等を素材としてホウ酸やフッ酸の存在下に、シロキサンＨ３ＳｉＯ（Ｈ２ＳｉＯ）ｎＳｉＨ３とシラノール塩Ｈ３ＳｉＯＨとを、その分子量換算で略４０００乃至８０００程度の多分子量な錯化合物状で且ｐＨ値が８．０以上程度のアルカリ性が保持され、而もシロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５乃至７５重量％に水分が２５乃至５５重量％割合の組成からなるものである。【００１８】  そして該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０は、実質的に１００℃以上の加熱によりシロキサン結合が促進されとともに加熱融着性の創出と且水分の蒸散に伴い酸化珪素態の発泡構造物を形成するものであるが、加熱温度が６００℃を超えるとメノウ態が、更に７００℃以上ではガラス態へと変化して強靱且強固な発泡ガラス態となる。更にかかる加熱に伴うシロキサン結合の促進は、その結合力が極めて強力であり、而も分子量換算で４０００以上の多分子量の錯化合物状であるから、該シロキサン結合の促進に伴い重金属類やダイオキシン類或いは化学物質等の有害物質が、該シロキサン結合中に取り込まれるとともに、その外表面全体に発泡ガラスにより強靱且強固な包着層２２Ａが形成されて不溶固定化が図られることとなる。【００１９】  混合混練工程３において、脱水汚泥１０に所要の重量％割合でシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０が混合され混練されたうえは、加熱処理工程４において７００乃至９００℃の高温度により加熱処理が施される。
この加熱処理は脱水汚泥２０に所要の重量％割合に混合混練されたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０のシロキサン結合を促進させてその結合内に有害物質を強力に取り込ませ、且発泡ガラスによる包着層２２Ａを強固に形成させることからなされるもので、とりわけダイオキシンの場合にはその加熱処理温度としては、より高温な８００乃至９００℃が望ましい。【００２０】  そして該加熱処理工程４の具体的な加熱処理手段としては、連続的に且均質な加熱がなされ而も簡便になされるものが望まれることから、ロータリーキルン４０やスクレバー等が挙げられる。
図４にはロータリーキルン４０の概略説明図が示されてなるもので、該ロータリーキルン４０は図示される如く所要の内容量を有し且回転可能で傾斜配設される加熱キルン４０Ａの傾斜下方端にはガス若しくはＬＰＧ或いは重油等を燃焼させて加熱キルン４０Ａ内を実質的に７００乃至９００℃の高温度に保持させるための加熱バーナー４０Ｂが設けられており、且加熱キルン４０Ａの傾斜上方端には、脱水汚泥１０とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０との混合混練汚泥２１の供給部４０Ｃが設けられ、而もこの供給部４０Ｃの端部には誘導部４０Ｄが連設されて、供給部４０Ｃへ供給された混合混練汚泥２１等はこの誘導部４０Ｄの端縁から加熱キルン４０Ａ内に供給される。【００２１】  反面混合混練汚泥２１には多量の水分とともに加熱分解物質も混在するものであるから７００乃至９００℃の加熱処理に伴い発生する蒸気や分解ガス等を外部排出させる排気筒４０Ｅが供給部４０Ｃの近傍の加熱キルン４０Ａの上面に設けられており、この排気筒４０Ｅより排気される高温度の水蒸気や分解ガスは一旦冷却器４０Ｆ内で冷却のうえ排出ポンプ４０Ｇを介してバグフィルター４０Ｈ等の集塵器を介して外部排気される。
更に加熱キルン４０Ａの傾斜下方の適宜位置には加熱処理により不溶固定化されたスラッジ２２を供出させる供出部４０Ｉが設けられた構成のものである。【００２２】  加熱処理により不溶固定化されてなるスラッジ２２は、図５に示すように混合混練汚泥２１内の水分滅失はもとより重金属類やダイオキシン類或いは化学物質等の有害物質がシロキサン結合内に強力に取り込まれ、且スラッジ２２の内部はもとより外表面全体に、発泡ガラスからなる包着層２２Ａが強固に固着形成され不溶固定化と著しい減容化もなされることとなる。【００２３】  以下に本発明よる不溶固定化の試験結果を述べれば、金属加工業より排出される汚泥を試験試料として用いたので、該汚泥をフィルタープレスによりその残留水分率が６８％重量割合にまで脱水させて脱水汚泥となしたうえ、かかる脱水汚泥重量に対してシロキサン及びシラノール塩からなり、その分子置換算で略４２００に多分子量化された錯化合物で、且シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５重量％に水分５５重量％で而もｐＨ値が８．５に保持されたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、脱水汚泥量に対して７．０重量％割合で混合しドラムミキサーで１５分間混合混練のうえ、その長さが３ｍのロータリーキルンで加熱温度８１０℃、２０分間の加熱処理を施し不溶固定化させたうえ、法定溶出試験を行った結果は表１の通りで、略確実な不溶固定化がなされていることが理解される。【００２４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２５】  シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液と、汚泥の残留水分率を７０重量％以下に脱水して脱水汚泥となす脱水装置と、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を脱水汚泥と均質に混合混練させる混合混練装置と、その温度が７００乃至９００℃に保持し加熱処理できる加熱処理装置を使用することで、生産工場の汚泥排出場所或いは産業廃棄物処理業者の処理場所でも不溶固定化と減容化がなしえる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  本発明不溶固定化方法の工程図である。
【図２】  ドラムミキサーの説明図である。
【図３】  混合混種汚泥の拡大説明図である。
【図４】  ロータリーキルンの概略説明図である。
【図５】  不溶固定化されたスラッジの拡大説明図である。
【符号の説明】
【００２７】    １    汚泥
１０    脱水汚泥
２    脱水工程
２０    シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
２１    混合混練汚泥
２２    スラッジ
２２Ａ  発泡ガラス包着層
３    混合混練工程
４    加熱処理工程
【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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