(57)【要約】【課題】鉛を含む燃焼灰又は土壌について、土壌汚染対策法による環告第１９号試験法で規定される鉛の含有量及び環告第１８号試験法で規定される鉛の溶出量を同時に低減する手段を提供することにある。【解決手段】燃焼灰又は土壌に粒径が０．５ｍｍ以下のアルミニウム粉末を添加し、混練し、養生し、環告第１９号試験法による鉛含有量を１５０ｍｇ／ｋｇＢＤ以下、且つ環告第１８号試験法による鉛溶出量を０．０１ｍｇ／Ｌ以下にする燃焼灰又土壌の鉛処理方法であり、前記養生時に５０℃から１６０℃の温度で加熱し、前記燃焼灰が製紙スラッジ、石炭灰、廃棄物固形化燃料、一般廃棄物の燃焼灰、溶融灰のいずれかである燃焼灰等の鉛処理方法【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛を含む燃焼灰または土壌に、粒度が０．５ｍｍ以下のアルミニウム粉末を添加し混練し、養生することにより、環境省告示１８試験法（平成１５年）及び環境省告示第１９号試験法（平成１５年）による鉛の溶出量及び含有量を低減し、鉛溶出量０．０１ｍｇ／Ｌ以下、鉛含有量１５０ｍｇ／ｋｇＢＤ以下にすることを特徴とする燃焼灰又は土壌の鉛処理方法
【請求項２】
前記養生時に５０℃から１６０℃の温度で３時間以上加熱することを特徴とする請求項１の燃焼灰又は土壌の鉛処理方法
【請求項３】
前記燃焼灰がペーパースラッジ灰、石炭灰、ＲＤＦ灰、ＲＰＦ灰、一般廃棄物燃焼灰、溶融灰のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼灰又は土壌の鉛処理方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼灰または土壌に含まれる土壌汚染対策法の規制対象物質である鉛の処理方法に関し、さらに詳しくは、燃焼灰又は土壌に含まれる含有量および溶出量の 処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業廃棄物や一般廃棄物の燃焼灰又は土壌には土壌汚染対策法の規制対象物質である重金属が含有される場合がある。具体的には、燃焼灰又は土壌には、燃焼炉で燃焼される石炭、重油やＲＰＦ、ＲＤＦ等の固形化廃棄物燃料、製紙スラッジ、古紙、廃タイヤ、廃プラスチック、木屑、や一般廃棄物、雑芥等に由来する重金属が含まれる場合があり、また土壌には上記の重金属が含有される場合がある。環境保全対策のために、これらの燃焼灰や土壌などについては、含まれている重金属についての効果的な含有量および溶出量の低減の技術が要求されている。
【０００３】
産業廃棄物や都市ごみの燃焼灰の大部分は、最終的には埋立処分されているが、これらの燃焼灰には鉛、カドミウム、六価クロムなどの人体に有害な重金属類が含有される場合があるので、埋立処分を行った後に、雨水などによって重金属類が溶出しないように固定化しなければならず、燃焼灰の固定化処理に関しては「セメント固化法」、「酸その他の溶媒による抽出法」、「溶融固定化」、「薬剤添加法」のいずれかの処理を行うことが義務づけられている。
【０００４】
土壌に含まれる重金属等については、土壌汚染対策法を受けた平成１５年環境省告示第１９号で規定される含有量の試験（以下、環告１９号試験法と称す）で土壌環境基準の含有量基準（鉛の場合は１５０ｍｇ／ｋｇＢＤ）を充足し、且つ平成１５年環境省告示第１８号で規定される溶出量の試験（以下、環告１８号試験法と称す）で土壌環境基準の溶出量基準（鉛の場合は０．０１ｍｇ／Ｌ）を充足することが定められており、土壌用途に使用するには上記の鉛を含有する燃焼灰又は土壌の場合、鉛含有量と鉛溶出量を低減して土壌環境基準を充足させる処理技術が必要となる。
【０００５】
従来、燃焼灰又は土壌に含まれる鉛等の重金属の溶出量を抑制するための技術としては、例えば重金属を含む燃焼灰又は土壌にジチオカルバミン酸を混練、養生して鉛等の重金属の溶出量を抑制する方法（特許文献１、特許文献２）や重金属を含む燃焼灰又は土壌にキレート剤と澱粉を混練、養生して鉛等の重金属の溶出量を抑制する方法（特許文献３）が既に開示されている。
【０００６】
又、カリフォルニア州で採用されているＣＡＭ法による溶出試験法により、燃焼飛灰の鉛溶出量を低減する処理方法として、セメント及び鉄粉末又はアルミニウム粉末又は亜鉛粉末を混練して処方するセメント固化法等が既に開示されている。（特許文献４）
【０００７】
又、燃焼飛灰の鉛溶出量を低減する処理方法として、廃棄される水酸化アルミニウムを濃縮回収したアルミスラッジまたは粉体状の非晶質水酸化アルミニウムを混練養生する固定化法等が既に開示されている。（特許文献５）  
【０００８】
一方、土壌等に含まれる鉛については、土壌汚染対策法を受けて環境省告示第１９号試験法による鉛の含有量で１５０ｍｇ／ｋｇＢＤ以下の基準を充足する処理方法として、発明者等は既に鉄粉および／または澱粉を添加、８５０℃での加熱による鉛含有量低減法等を既に出願している。（特許文献６）
【０００９】
しかしながら、環境省告示第１３号試験法や環境省告示第１８号試験法による鉛等の溶出量の分析方法では、溶出操作に使用する溶媒として蒸留水が規定されているのに対し、上記の環告１９号試験法による鉛等の含有量の分析方法では、１Ｎ塩酸を使用して含有量を算出するよう規定されているため、かかる酸性条件では燃焼灰又は土壌に含まれる鉛等の重金属は溶出が著しく促進され、上記特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５に開示された方法でも燃焼灰又は土壌の含有量を低減することは極めて困難であるか、全くできないのが現状である。
【００１０】
例えば鉛等の重金属の溶出量を抑制するために使用される代表的な薬品であるキレート剤で燃焼灰又は土壌を処理し、環告１８号試験法による溶出量で鉛の基準を充足した燃焼灰又は土壌でも、環告１９号試験法による鉛の含有量は低減できず基準を超過する場合がある。燃焼灰又は土壌の鉛の含有量と鉛の溶出量は特に関連性がなく、鉛の溶出量が少ない燃焼灰又は土壌でも鉛の含有量が多い場合があり、鉛の含有量を抑制するための処方が、鉛の溶出量を逆に増加させる場合もあり、従来の方法では鉛の含有量と溶出量を同時に抑制することは困難であった。
【００１１】
また、上記特許文献６による燃焼灰又は土壌の鉛等の含有量の 処理方法では、新たな加熱炉が必要であり、またエネルギーを多量に消費する技術であることなどの課題があり、土壌含有基準及び溶出量を同時に充足するために更に効率の優れた、且つ簡便な鉛等の重金属の含有量及び溶出量の低減の技術が求められていた。
【００１２】
【特許文献１】特開平４−２６７９８２号公報
【特許文献２】特開平８−３３２４７５号公報
【特許文献３】特開２００３−１１３３６２号公報
【特許文献４】特開平７−１８５４９９号公報
【特許文献５】特開平９−１９６７３号公報
【特許文献６】特願２００５−３７９７７５号明細
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、鉛を含む燃焼灰又は土壌について、土壌汚染対策法による環告第１９号試験法で規定される鉛の含有量及び環告第１８号試験法で規定される鉛の溶出量を同時に低減する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、鉛等を含む燃焼灰又は土壌を土壌用途に使用するために、燃焼灰又は土壌の鉛含有量及び鉛溶出量を同時に低減する方法を見出し、本発明を完成するに至った。本発明は以下の各発明を包含する。
【００１５】
（１）燃焼灰又は土壌に粒度が０．５ｍｍ以下のアルミニウム粉末を添加し、混練し、養生し、環告第１９号試験法による鉛含有量を１５０ｍｇ／ｋｇＢＤ以下且つ環告第１８号試験法による鉛溶出量を０．０１ｍｇ／Ｌ以下に低減する燃焼灰又は土壌の鉛処理方法
（２）前記養生時に５０℃から１６０℃の温度で加熱する（１）記載の燃焼灰又は土壌の鉛処理方法
（３）前記燃焼灰がペーパースラッジ、石炭灰、廃棄物固形化燃料、一般廃棄物の燃焼灰、溶融灰のいずれかである（１）記載の燃焼灰又は土壌の鉛処理方法
【発明の効果】
【００１６】
鉛を含む燃焼灰又は土壌について、本発明によれば、燃焼灰又は土壌に含まれた鉛の溶出量及び含有量を容易にかつ確実に低減できることが可能になり、土壌環境基準の鉛の含有量または／および鉛の溶出量を超過した燃焼灰又は土壌について、本発明の処理方法により鉛の含有量基準および溶出量基準を充足でき、環境に悪影響を及ぼすことなく、土壌改良材、草地改良材、埋め戻し材、盛土、砂礫などの土壌用途に利用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係わる燃焼灰又は土壌としては、ペーパースラッジ燃焼灰、石炭燃焼灰、廃棄物固形化燃料燃焼灰、一般廃棄物燃焼灰、土壌などがある。燃焼炉又は溶融炉から排出される炉底灰又は飛灰等が挙げられ、それらのうちで鉛などの重金属が含有される燃焼灰又は土壌が挙げられる。
【００１８】
本発明に係わる粒度が５ｍｍ以下のアルミニウム粉末としては、ブレーキライニングや粉末冶金に使用されるアルミニウム粉やその他、アルミニウム切削くずでも使用でき、試薬グレードまたはそれに準ずる薬品、又は商業的に流通している商品を利用すればよい。
【００１９】
アルミ粉末としては、スタンプミル法やボールミル法による機械的な粉化法で製造された粉末やアトマイズ法により地金から溶湯し直接粉化した粉末等が使用できるが、いずれでもよい。反応効率をあげるために粒度の細かいものが好ましく、粒度が０．５ｍｍを越える粗い場合は鉛含有量が効率よく低減しないので粒度は０．５ｍｍ以下にする。
【００２０】
市販のアルミニウム粉末の例としては、ミナルコ社製のアルミニウム粉末である純アルミ・アトマイズ粉＃２０５、＃３００Ａ等が使用できるがこれに限定されず、試薬グレードまたはそれに準ずる薬品、又は商業的に流通している商品を利用すればよい。
【００２１】
本発明のアルミニウム粉末の添加率は、燃焼灰又は土壌に対する添加率の乾燥質量％で示し、１〜１０質量％である。１質量％未満では鉛含有量は効率よく低減せず、また１０質量％を越えても効率よく低減するが薬品が過剰になる。
【００２２】
燃焼灰にアルミニウム粉末を添加し、混練した後に５０〜１６０℃で１〜６時間の加熱処理をして養生した場合は、加熱処理のない場合に比較して処理灰の鉛の含有量および溶出量がより低減する。これはアルミニウム粉末による鉛の不溶化反応が加熱により促進されるためと考えられ、新たな加熱養生の工程を加えることで、基準値を充足できるアルミニウム粉末の添加量を減添できる。
【００２３】
養生処理後の燃焼灰又は土壌の固化品の強度が要求される場合には、アルミニウム粉末とセメント類を添加し混練養生しても、アルミニウム粉末の効果は阻害されない。この場合、セメント類としては、セメントに由来する重金属の２次汚染を避けるために高炉セメントＢの使用が望ましい。
【００２４】
本発明の粒度が０．５ｍｍ以下のアルミニウム粉末を添加し、混練し、養生することにより燃焼灰又は土壌中の鉛が不溶化され、土壌汚染対策法による環告第１９条号試験法による１Ｎ塩酸を使用した鉛の含有量の測定でも１５０ｍｇ／ｋｇＢＤ以下となり、環告第１８号試験法による鉛の溶出量を０．０１ｍｇ／Ｌ以下とすることが可能となる。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明を実施例により説明するが、これらは代表例であって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。尚、本実施例におけるアルミニウムの添加％は乾燥質量％である。
【００２６】
重金属の鉛含有量及鉛溶出量を低減するための実験方法は以下の通りで、鉛を含有する燃焼灰、溶融灰また土壌にアルミニウム粉末を混練養生した後、鉛溶出量及び鉛含有量を分析した。
【００２７】
使用した燃焼灰又は土壌あるいは処理した燃焼灰又は土壌の鉛の含有量については、環境省告示１９号試験法に従い、また鉛の溶出量については、環境省告示１８号試験法に従って分析した。
【００２８】
即ち、鉛の含有量試験では、処理した燃焼灰又は土壌あるいは未処理の燃焼灰又は土壌の試料９ｇを１Ｎ塩酸３００ｍｌ中で常温にて２時間振盪溶出し、その溶出液を３，０００  ｒｐｍにて２０分間の条件で遠心分離し、上澄液を調製した。次に、得られた上澄液について０．４５μのメンブレンフィルタを使用し、ろ液を調製し、鉛濃度分析の検液とした。鉛濃度の分析はＩＣＰ発光分光分析法で行い、試料の水分から試料絶乾当たりの含有量ｍｇ／ｋｇＢＤとして算出した。
【００２９】
又、鉛の溶出量試験では、処理した燃焼灰又は土壌あるいは未処理の燃焼灰又は土壌の試料５０ｇを蒸留水５００ｍｌ中で常温にて６時間振盪溶出し、その溶出液を３，０００ｒｐｍにて２０分間の条件で遠心分離し、上澄液を調製した。次に、得られた上澄液について０．４５μのメンブレンフィルタを使用し、ろ液を調製し、鉛濃度分析の検液とした。鉛濃度の分析はＩＣＰ発光分光分析法で行い、溶出量ｍｇ／Ｌとして算出した。
【００３０】
実施例１
重金属として鉛含有量４７０ｍｇ／ｋｇＢＤ、また鉛溶出量０．２５ｍｇ／Ｌの廃棄物固形化燃料の燃焼灰Ａを使用し、燃焼灰１ｋｇにミナルコ社製アルミニウム粉末であるアトマイズ粉＃２０５（粒度５００μ以下、９５％以上）を３％添加混合し、添加水を４０％加えて混練養生し、固化した。環告１８号試験法及び同１９号試験法で鉛溶出量及び鉛含有量を測定し、鉛の環境基準を充足できた。その結果を表１に示す。
【００３１】
実施例２
実施例１で使用した燃焼灰Ａを使用し、燃焼灰１ｋｇにミナルコ社製アルミニウム粉末であるアトマイズ粉＃２０５を３％添加混合し、添加水を４０％加えて混練した後、７０℃で６時間養生し、固化した。環告１８号試験法及び同１９号試験法で鉛溶出量及び鉛含有量を測定し、鉛の環境基準を充足できた。その結果を表１の第３列に示す。
【００３２】
実施例３
実施例１で使用した燃焼灰Ａを使用し、燃焼灰１ｋｇにミナルコ社製アルミニウム粉末であるアトマイズ粉＃２６０Ｓ（粒度７５μ以下、９５％以上）を３％添加混合し、添加水を４０％加えて混練養生し、固化した。環告１８号試験法及び同１９号試験法で鉛溶出量及び鉛含有量を測定し、鉛の環境基準を充足できた。その結果を表１に示す。
【００３３】
実施例４
実施例１で使用した燃焼灰Ａを使用し、燃焼灰１ｋｇにミナルコ社製アルミニウム粉末であるアトマイズ粉＃２６０Ｓを３％添加混合し、添加水を４０％加えて混練した後、７０℃で６時間養生し、固化した。環告１８号試験法及び同１９号試験法で鉛溶出量及び鉛含有量を測定し、鉛の環境基準を充足できた。その結果を表１に示す。
【００３４】
実施例５
実施例１で使用した燃焼灰Ａを使用し、燃焼灰１ｋｇにミナルコ社製アルミニウム粉末であるアトマイズ粉＃３００Ａ（粒度４５μ以下、８５％以上）を５％添加混合し、添加水を４０％加えて混練養生し、固化した。環告１８号試験法及び同１９号試験法で鉛溶出量及び鉛含有量を測定し、鉛の環境基準を充足できた。その結果を表１に示す。
【００３５】
比較例１
実施例１で使用した燃焼灰Ａを使用し、燃焼灰１ｋｇに和光純薬試薬の水酸化アルミニウムを５％添加混合し、添加水を４０％加えて混練養生し、固化した。環告１８号試験法及び同１９号試験法で鉛溶出量及び鉛含有量を測定したが、鉛の環境基準の溶出量、含有量ともに超過した。その結果を表１に示す。
【００３６】
比較例２
実施例１で使用した燃焼灰Ａを使用し、燃焼灰１ｋｇにミナルコ社製アルミニウム粉末であるアトマイズ粉＃２０８ＳＰ（粒度２〜０．５ｍｍ）から０．５ｍｍ以下を取り除いたものを５％添加混合し、添加水を４０％加えて混練養生し、固化した。環告１８号試験法及び同１９号試験法で鉛溶出量及び鉛含有量を測定したが、鉛の環境基準の溶出量、含有量ともに超過した。その結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2008272663.tif 000002
【００３８】
表１から判るように、鉛を高濃度含む燃焼灰又は土壌に対し、粒度０．５ｍｍ以下のアルミニウム粉末３〜５％を添加混合し、混練することにより、環境省告示１８号試験法、環境省告示１９号試験法による処理灰の鉛溶出量、鉛含有量が顕著に低減でき、土壌環境基準の鉛溶出量及び含有量基準を充足することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
重金属を含有する土壌やＲＰＦ・石炭・製紙スラッジ・廃タイヤ・木屑等を燃焼した焼却灰に関して、その重金属の鉛の溶出量及び含有量を低減する方法として、アルミニウム粉末による技術は見出されていなかった。
本発明の成果として、上記土壌や燃焼灰にアルミニウム粉末を添加し混練することにより、鉛の溶出量及び含有量を低減できる簡便で確実な方法を提供する事が可能となった。
【００４０】
本技術を使用して、鉛を低減した燃焼灰は安全に管理型処分場へ埋立でき、また土壌含有基準を充足できた土壌や燃焼灰は、環境に悪影響なく、土壌改良材、草地改良材、埋め戻し材、盛土、砂礫等の土壌用途に利用することが可能となる。  
【００４１】
重金属を含有する土壌や燃焼灰の埋立処分では、現状の埋立処分場に残された埋立残余年数の減少、及び新たな埋立処分場の用地確保の困難さに直面しており、これらの土壌や燃焼灰の埋立処分を停止し、土壌用途で、土壌改良材、草地改良材、埋め戻し材、盛土等の土木用資材の用途に有効利用する事で、新たな循環系を構築し、社会に貢献する方法を提供することが可能になった。