(57)【要約】【課題】重金属固定化剤や中和剤を液状として重金属含有灰に添加する場合よりも長期にわたって重金属の溶出を抑制することができる重金属含有灰の処理方法を提供する。【解決手段】重金属含有灰に粉状重金属固定化剤と液状重金属固定化剤とを添加する重金属含有灰の処理方法であって、該粉状重金属固定化剤が硫酸バンド、或いは、硫酸バンド及び還元性鉄塩を含み、該液状重金属固定化剤が硫酸バンド及びリン酸系重金属固定化剤を含むことを特徴とする重金属含有灰の処理方法。さらにキレート系重金属固定化剤を添加してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属含有灰に、粉状重金属固定化剤と液状重金属固定化剤と水とを添加して混練する重金属含有灰の処理方法であって、
該粉状重金属固定化剤が硫酸バンド、或いは硫酸バンド及び鉄系薬剤を含み、
該液状重金属固定化剤が硫酸バンド及びリン酸系重金属固定化剤を含むことを特徴とする重金属含有灰の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、重金属含有灰に粉状重金属固定化剤を添加して混合した後、液状重金属固定化剤と水とを添加して混練することを特徴とする重金属含有灰の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、粉状重金属固定化剤、液状重金属固定化剤に加えて、さらに液状のキレート系重金属固定化剤を重金属含有灰に添加して混練することを特徴とする重金属含有灰の処理方法。
【請求項４】
請求項３において、重金属含有灰に粉状重金属固定化剤を添加して混合した後、液状重金属固定化剤と、液状のキレート系重金属固定化剤と、水とを添加して混練することを特徴とする重金属含有灰の処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、重金属含有灰の環境庁告示１３号試験によるｐＨが１１．５以上であることを特徴とする重金属含有灰の処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、混練処理灰の環境庁告示１３号試験によるｐＨが８．５〜１１．５の範囲内であることを特徴とする重金属含有灰の処理方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、混練処理灰に水を添加し、水と混練処理灰の比（Ｌ／Ｓ）を２００以上として撹拌して得られるスラリーのｐＨが所定の範囲となるように、前記粉状重金属固定化剤の添加量と、前記液状重金属固定化剤、或いは液状重金属固定化剤及び前記液状のキレート系重金属固定化剤の添加量を調節することを特徴とする重金属含有灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は重金属含有灰の処理方法に係り、特に、重金属含有灰を硫酸バンド、鉄塩及びリン酸系重金属固定化剤で処理して、処理物からの重金属の溶出を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭ごみや産業廃棄物を焼却炉で焼却した際や、直接溶融又はガス化溶融した際、焼却残渣を溶融又は焼成した際や製鋼電気炉の操業の際には、排ガスに同伴して煤塵（以下、これを「重金属含有灰」と称す。）が発生する。排ガス中には、揮散された鉛やカドミウム等の重金属を含むダストや塩化水素（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）等の強酸性のガスが含まれている。このため、排ガスは、これらを除去した後、大気中に放出される。飛灰とはこの排ガスの処理後に集塵器によって捕捉されて排出されるダスト分であり、その組成は排ガスに施した処理によって異なり、各々、処理法毎に下記２種に大別できる。
【０００３】
一つは、排ガス中のＨＣｌやＳＯＸ等の強酸性ガスを、消石灰等のアルカリ粉末を加えて中和した後、集塵器によって捕捉されて排出される飛灰であり、この飛灰は、焼却炉で揮散された重金属と中和反応生成物の他に、未反応（過剰分）の消石灰等のアルカリ粉末が含まれているので、強アルカリ性を示し、アルカリ飛灰と呼ばれている。
【０００４】
もう一つは、排ガス中のダストを第１集塵器で除去した後に、苛性ソーダ等のアルカリ水溶液で洗浄したり、第２集塵器上流にアルカリ剤粉末を吹き込むことによって、酸性ガスを中和（吸収）除去する方法で、第１集塵器から排出される飛灰であり、この飛灰はほぼ中性ないし弱酸性を示し、中性飛灰ないし酸性飛灰と呼ばれている。
【０００５】
これらの重金属含有灰は、埋立て、地盤工事等に有効利用されるか、或いは廃棄処分されるが、重金属を含むことから、重金属含有灰の有効利用又は廃棄に当っては、含有される重金属の溶出を防止する処理を施す必要がある。
【０００６】
特に、アルカリ飛灰は未反応の消石灰等のアルカリも多く含むため、溶出液のｐＨが高く、鉛などが溶出し易い。このため、アルカリ飛灰については、特に、重金属の溶出防止処理が重要となる。
【０００７】
従来、このような重金属含有灰の処理方法として、キレート系重金属固定化剤を主体として添加する方法が多く採用されており、この際、中和剤を添加することも行われているが、キレート剤が空気酸化により、劣化して長期にわたる溶出抑制ができない恐れがある。
【０００８】
特開平９−１４１２２６号では重金属含有灰に硫酸バンド及びリン酸系重金属固定化剤を加えて混練している。硫酸バンドはアルカリ成分を中和する作用を奏する。
【０００９】
同号には、硫酸バンド及びリン酸系重金属固定化剤は水と共に同時に灰に添加されてもよく、水溶液として添加されてもよいと記載されている。
【００１０】
特開平９−２９９９０５号には硫酸バンド、リン酸塩、キレート系重金属固定化剤及び還元性鉄塩を重金属含有灰に添加する方法が記載されている。同号では、硫酸バンド及びリン酸塩は粉末として使用してもよく水分散状態で使用してもよいと記載されている。
【００１１】
特開２００４−２０９３７２号には、還元性鉄塩及び硫酸バンドの水溶液よりなる重金属固定化剤が記載されている。
【００１２】
特開２００５−５８９４２号には、好ましくはそれぞれ液状のリン酸系重金属固定化剤とキレート系重金属固定化剤とを重金属含有灰に添加する方法が記載されている。しかし、液状重金属固定化剤のみでは、添加量が多い場合、混練物がスラリー状になり、取扱いが困難になるため、十分な重金属の固定機能が得られないという問題がある。
【特許文献１】特開平９−１４１２２６
【特許文献２】特開平９−２９９９０５
【特許文献３】特開２００４−２０９３７２
【特許文献４】特開２００５−５８９４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、液状の重金属固定化剤や中和剤のみを重金属含有灰に添加する場合よりも長期にわたって重金属の溶出を抑制することができる重金属含有灰の処理方法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】
【００１４】
本発明の重金属含有灰の処理方法は、重金属含有灰に、粉状重金属固定化剤と液状重金属固定化剤と水とを添加して混練する重金属含有灰の処理方法であって、該粉状重金属固定化剤が硫酸バンド、或いは硫酸バンド及び鉄系薬剤を含み、該液状重金属固定化剤が硫酸バンド及びリン酸系重金属固定化剤を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、重金属含有灰に粉状重金属固定化剤と液状重金属固定化剤とを添加するようにしており、重金属の溶出を長期にわたって十分に抑制することができる。これは、液状重金属固定化剤が重金属固定に速効性を有しており、一方、処理物中の粉状重金属固定化剤は重金属固定に遅効的であるためと推察される。
【００１６】
また、粉状硫酸バンド及び液状硫酸バンドを併用することによりアルカリ性重金属含有灰を中和する作用が十分に奏され、重金属の固定が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１８】
本発明は、各種の重金属含有灰の処理に適用可能であり、上記背景技術に記載のいずれの飛灰にも適用できるが、アルカリ飛灰など、環境庁告示１３号試験によるｐＨが１２以上の重金属含有灰の処理に好適である。
【００１９】
本発明では、重金属含有灰に、硫酸バンド、或いは、硫酸バンド及び鉄系薬剤を含む粉状重金属固定化剤と、硫酸バンド及びリン酸系重金属固定化剤を含む液状重金属固定化剤とを添加する。
【００２０】
この鉄系薬剤としては、硫酸第一鉄、塩化第一鉄などの還元性鉄塩や、ポリ硫酸鉄、鉄粉が挙げられるが、硫酸第一鉄などの還元性鉄塩が好ましい。
【００２１】
粉状重金属固定化剤としては、硫酸バンドを純分で１０〜１００％特に２０〜８０％及び還元性鉄塩を純分で１０〜９０％特に２０〜８０％を含むことが好ましい。なお、本明細書において％は重量％を示す。
【００２２】
粉状重金属固定化剤は、重金属含有灰１００重量部に対し０．５〜３０重量部特に１〜１５重量部添加されることが好ましい。
【００２３】
液状重金属固定化剤は、上記の通り、硫酸バンドとリン酸系重金属固定化剤とを含む。このリン酸系重金属固定化剤としては、リン酸又はその塩が用いられ、このうち、リン酸としては正リン酸や次亜リン酸、メタ亜リン酸、ピロ亜リン酸、正亜リン酸、次リン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、縮合リン酸が挙げられ、リン酸塩としては、これらのリン酸の塩、第１リン酸塩、第２リン酸塩が挙げられる。
【００２４】
これらの中でも、特に正リン酸（Ｈ3ＰＯ4）、リン酸二水素一ナトリウム（ＮａＨ2ＰＯ4）、リン酸一水素二ナトリウム（Ｎａ2ＨＰＯ4）、縮合リン酸等を好適に使用することができる。
【００２５】
液状重金属固定化剤としては、硫酸バンドを純分で１〜５０％特に５〜３０％及びリン酸系重金属固定化剤を純分で１〜７５％特に２〜６０％を含む水溶液又は分散液が好ましい。
【００２６】
液状重金属固定化剤の重金属含有灰への添加量は、液状重金属固定化剤の硫酸バンド及びリン酸系重金属固定化剤の純分の合計として、重金属含有灰１００重量部に対し０．５〜５０重量部特に３〜３０重量部程度が好ましい。
【００２７】
本発明では、重金属含有灰に対しさらにキレート剤を含む重金属固定化剤（以下キレート系重金属固定化剤という）を添加してもよく、これにより、キレートとの結合が強いＨｇ等の重金属の溶出をさらに抑制することができる。キレート系重金属固定化剤としては、ジチオカルバミン酸系重金属固定化剤が挙げられ、具体的には、ジエチルジチオカルバミン酸及びその塩類（例えばナトリウム塩等）、ピペラジンジチオカルバミン酸及びその塩類、ポリアミンジチオカルバミン酸及びその塩類などがある。これらのキレート系重金属固定化剤は１種を単独で用いても、２種以上を併用しても良い。この中でも、取り扱い性の面から、液体としてのジチオカルバミン酸塩水溶液が好適に用いられる。
【００２８】
このようなジチオカルバミン酸系重金属固定化剤の添加量は、重金属含有灰１００重量部に対し固形分として３重量部以下、例えば０．００１〜３重量部程度が好適であり、好ましくは２０〜６０重量％濃度の水溶液として添加して混練される。
【００２９】
本発明では、重金属含有灰に対しまず粉状重金属固定化剤を添加して混合した後、液状重金属固定化剤を添加して混練することが好ましい。キレート系重金属固定化剤を添加する場合、液状重金属固定化剤を添加してから添加するのが好ましいが、それよりも前であってよく、同時であってもよい。キレート系重金属固定化剤と液状重金属固定化剤とを混合して添加してもよい。
【００３０】
粉状重金属固定化剤を液状重金属固定化剤よりも先に添加するのは、粉状重金属固定化剤と重金属含有灰は粉状であり、水分が添加されると均一に混合できなくなるため、水分が添加される前に粉状重金属固定化剤と重金属含有灰を粉状同士で先に混合し、混練成型機投入前に均一化した状態にするためである。そのため、重金属含有灰を液状重金属固定化剤と混練するための混練成型機に移送する搬送コンベア等の移送手段において、重金属含有灰に粉状重金属固定化剤を添加することが、粉状同士の混合が良好になる点で好ましい。
【００３１】
本発明では、上記の混練に際し、さらに水を加えてもよい。液状重金属固定化剤やキレート系重金属固定化剤に含まれる水と、別途添加される水との合量は、重金属含有灰１００重量部に対し１０〜８０重量部程度が好ましく、１５〜４０重量部程度がより好ましい。
【００３２】
本発明は、各種の重金属含有灰の処理に適用可能であるが、環境庁告示１３号試験によるｐＨが１１．５以上である重金属含有灰に対して特に有効な処理方法である。また、処理物である混練処理灰の環境庁告示１３号試験によるｐＨ（１３号ｐＨ）が８．５〜１１．５の範囲内好ましくは９．５〜１１．０の範囲内となるように、粉状重金属固定化剤と液状重金属固定化剤、更には液状のキレート系重金属固定化剤を添加することにより、硫酸バンドがｐＨ緩衝性を持つことや、リン酸が鉛を固定する能力が高いことも相まって良好に重金属の溶出を抑制することが可能である。上記１３号ｐＨが８．５よりも小さいとカドミウムが溶出しやすくなり、１１．５よりも大きいと鉛が溶出しやすくなる。
【００３３】
本発明においては、混練処理灰に水を添加して、水と混練処理灰の比（Ｌ／Ｓ）を２００以上、例えば２００〜１０００とし、１０分程度撹拌したスラリーのｐＨを測定する現場簡易測定方法によっても混練処理灰の適正なｐＨを確認することが可能である。この現場簡易測定方法での上記スラリーのｐＨ（現場簡易測定ｐＨ）が８．５〜１１．１の範囲内好ましくは９．０〜１１．０の範囲内となるように、粉状重金属固定化剤と液状重金属固定化剤、更には液状のキレート系重金属固定化剤の添加量を制御して処理することにより、重金属含有灰の性状が変化した場合も良好に重金属を固定化することができる。上記現場簡易測定ｐＨが８．５よりも小さいとカドミウムが溶出しやすくなり、１１．１よりも大きいと鉛が溶出しやすくなる。
【００３４】
本発明では、このようにして得られる混練処理物を数時間〜３日程度静置し、養生させることにより、重金属固定効果を高めることができる。
【００３５】
本発明においては、上記リン酸系重金属固定化剤、キレート系重金属固定化剤に加えて、更に、活性白土のような粘土鉱物重金属固定化剤、澱粉のような高分子系重金属固定化剤、セメント系重金属固定化剤、硫酸のような酸性溶液系重金属固定化剤のような他の重金属固定化剤を併用することができる。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００３７】
以下の実施例および比較例では、重金属含有灰として次の飛灰Ａ，Ｂ，Ｃについて処理を行った。
（１）都市ごみ灰溶融施設（灰溶融炉）から発生した溶融飛灰Ａ
（２）産業廃棄物焼却施設から発生した焼却飛灰Ｂ
（３）都市ごみガス化溶融施設から発生した溶融飛灰Ｃ
（４）都市ごみ灰溶融施設（灰溶融炉）から発生した溶融飛灰Ｄ
飛灰Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの主要成分含有量を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
各飛灰はバグフィルタによって捕集され、サイロに一旦貯蔵された後、コンベヤによって混練機に供給した。薬剤１はサイロから混練機に向うコンベヤにて添加した。薬剤２及び薬剤３は混練機内に添加した。
【００４０】
実施例１〜６、比較例１〜１３で用いた薬剤１、薬剤２、薬剤３は次の表２の通りである。
【００４１】
なお、ジチオカルバミン酸系キレート剤としては栗田工業株式会社製「アッシュナイトＳ−８０３」を用いた。これはジチオカルバミン酸ナトリウムを主成分とする。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
混練機としては、本田鐵工株式会社製の二軸同方向回転型混練成型機を用いた。混練機では、加湿のため重金属含有灰１００重量部に対し２０重量部の水を添加して混練を行った。
【００４４】
混練物について３日間大気中で養生した後、環境庁告示第１３号法に準拠して重金属の溶出試験を行うと共に、溶出液のｐＨを測定した。結果を表３〜８に示す。
【００４５】
【表３】
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【００４６】
【表４】
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【００４７】
【表５】
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【００４８】
【表６】
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【００４９】
【表７】
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【００５０】
【表８】
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【００５１】
表３〜８の通り、本発明によると重金属の溶出を長期にわたって十分に低くすることができる。また、本発明によると、溶出液のｐＨも全体的に適正域に制御される。
【００５２】
実施例６として、飛灰Ｄに硫酸バンド３３％及び硫酸第一鉄２７％を含んだ混合粉を飛灰１００重量部に対して３、５又は７重量部添加して混合した後、正リン酸濃度３％及び硫酸バンド濃度２７％の水溶液を添加量を変えながら添加して混練し、重金属固定化剤の添加量の異なる複数の混練処理灰を得た。また、比較例１３として、飛灰Ｄに塩化第一鉄３３％水溶液を添加量を変えながら添加して混練し、添加量の異なる複数の混練処理灰を得た。
【００５３】
実施例６と比較例１３の混練処理灰のそれぞれについて、混練処理灰１２ｇを水３Ｌとともに５Ｌの撹拌槽に投入し（Ｌ／Ｓ＝２５０）、１０分間撹拌した。撹拌後のスラリー溶液のｐＨを測定した結果（現場簡易測定ｐＨ）を横軸に、同じ混練処理灰を環境庁告示第１３号法に準拠した溶出試験を行なった際の溶出液のｐＨ測定結果（１３号ｐＨ）を縦軸にした際の相関を図１に示す。
【００５４】
図１の通り、実施例６では、現場簡易測定ｐＨと１３号ｐＨに強い相関があり、現場簡易測定方法により簡易に短時間で重金属固定剤の添加量が適正であるかを判定することができる。この理由は定かではないが、固体状重金属固定化剤と液体状重金属固定化剤の両方に含まれる硫酸バンドがｐＨを即時に安定させる効果があるためであると考えられる。一方、比較例１３では、現場簡易測定ｐＨと１３号ｐＨの相関は弱く、現場簡易測定方法では重金属固定剤の添加量が適正であるか否かを判定することはできないため、長時間を要する環境庁告示第１３号法に準拠した溶出試験を行う必要がある。
【００５５】
実施例６において、現場簡易測定ｐＨが８．５〜１１．１となるように重金属固定化剤を添加した場合には、重金属固定効果が良好であった。本発明によれば、重金属の溶出を長期にわたって十分に抑制することができるとともに、簡易かつ短時間で重金属固定化剤の添加量が適正であるかを判定して重金属固定化剤の添加量を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例６及び比較例１３の混練処理灰の現場簡易測定ｐＨと１３号ｐＨの関係を示すグラフである。
【図１】
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