(57)【要約】【課題】有害金属を含む廃棄物の安定化処理に用いるｐＨ調整剤として消石灰粉体を使用した場合において、少ない添加量でｐＨ調整の目的を果たせるようにする。【解決手段】有害金属を含む廃棄物粉体に鉄イオン液を加えて有害金属を設定範囲のｐＨの下で固定し安定化する安定化処理方法におけるｐＨ調整方法であって、鉄イオン液の添加の前若しくは後において粒径が４５〜６００μｍの粒子を９０重量％以上含有する消石灰粉体をｐＨ調整剤として加える。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害金属を含む廃棄物粉体に鉄イオン液を加えて該有害金属を設定範囲のｐＨの下で固定し安定化する安定化処理方法におけるｐＨ調整方法であって、
前記鉄イオン液の添加の前若しくは後において粒径が４５〜６００μｍの粒子を９０重量％以上含有する消石灰粉体をｐＨ調整剤として加えることを特徴とする有害金属を含む廃棄物の安定化処理におけるｐＨ調整方法。
【請求項２】
請求項１において、粒径が１０５〜６００μｍの粒子を９０重量％以上含有する消石灰粉体を前記ｐＨ調整剤として加えることを特徴とする有害金属を含む廃棄物の安定化処理におけるｐＨ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は重金属類等の有害金属を含む廃棄物の安定化処理におけるｐＨ調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭から排出されるゴミは焼却場まで運ばれ、焼却炉で焼却処理される。この焼却炉での焼却による燃殻は主灰と呼ばれ、また一方焼却炉からの排ガス中から集塵されたダストを飛灰と称している。
ここで焼却炉からの排ガス中にはＨＣｌ（塩化水素）やＳＯＸ（硫黄酸化物）等の酸性ガスやＮＯＸガスが含まれており、そこで排ガス処理に際しては、バグ集塵機の上流部で中和剤を排ガス通路内に吹き付けて酸性ガスを中和し、その上で排ガスを脱硝設備で脱硝（脱ＮＯＸ）して大気放出するようにしている。
【０００３】
上記バグ集塵機で集塵された飛灰中にはＰｂやＣｄ等重金属類等の有害金属が含まれており、従ってこれをそのまま埋立処理すると有害金属の一部が溶出して来てしまう。
そのためこの種飛灰については特別管理廃棄物に指定されており、有害金属の溶出量が規制されている。
そこで従来にあっては、飛灰中に含まれる重金属類等の有害金属の溶出値が規制値以下となるように、これら有害金属を固定し安定化処理した上で管理型最終処分場に埋め立てるようにしている。
【０００４】
その安定化のための処理方法として従来一般的に行われているのは、飛灰に安定化剤としてのキレート剤を加え、そのキレート剤により重金属類等有害金属を固定し安定化するといった方法である。
しかしながらこのキレート剤は値段が高く、このため飛灰の安定化処理に高コストを要してしまうといった問題があった。
【０００５】
焼却炉から出た飛灰を安定化処理することなくそのまま酸素バーナ設備等の灰溶融設備で溶融処理し、スラグ化することも行われている。
【０００６】
この灰溶融設備による溶融処理に際しても同様にダストを含んだ排ガスが発生する。
そこで排ガス中のダストをバグ集塵機で集塵処理している。
バグ集塵機で集塵したダスト（飛灰）にもまた重金属類等有害金属が含まれており、従ってこれもまたキレート剤を用いて安定化処理した上で埋立処理することになる。
【０００７】
この灰溶融設備による溶融に際して発生した飛灰の処理に際しても、上記したのと同様の問題が発生する。
即ち安定化剤としてのキレート剤が高価であり、処理費用が高くつくといった問題が発生する。
【０００８】
上記のようにキレート剤を用いた安定化処理方法の場合、処理コストが高くなる問題があり、そこで本出願人は飛灰に対して所定量の水（飛灰１００重量％に対して水２２〜３０重量％）とともに第１鉄イオンを加えて混練処理する方法を提案している（特開平７−６０２１９）。
【０００９】
この方法は、飛灰に対して第１鉄イオンを水とともに添加することで鉄の水酸化物（Ｆｅ（ＯＨ）２）をゼラチン状に沈澱させ、このとき同時に６価クロムを還元した３価クロムを含む重金属類等の水酸化物，鉄錯体等を取り込んで共沈させて固定し、再溶出しない状態に安定化するといったものである。
【００１０】
この方法で安定化処理したものは、環告１３号法による溶出試験に供したとき、具体的には処理物に１０倍量の水を加えて６時間振とうしたとき、重金属類等が鉄の水酸化物とともに共沈することによって溶液中への溶出が安全な基準値以下に抑制される。
【００１１】
但しこの安定化処理方法の場合、飛灰のｐＨを設定範囲、具体的にはｐＨ９〜１２、望ましくは１０．５〜１１の範囲に保持する必要がある。
即ちこのようなｐＨ条件の下で初めて鉄イオンによる重金属類等の安定化を行うことができる。
【００１２】
例えば上記の特開平７−６０２１９では、実施例として都市ゴミの焼却灰の溶融処理に際して発生するダスト１．００に対し水０．２２〜０．３０及び第１鉄イオン０．００２〜０．０２１を加えて混練し、その混練物の重金属溶出試験を行ってその結果を調べている。
表１はその結果を抜粋して示したものである。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
ところで、飛灰等の煤塵の中にはｐＨが約１２以上の高アルカリ性のものと、ｐＨが１０〜１２程度の中アルカリ性のものと、ｐＨが約１０以下の低アルカリ性のもの等があり、このうち低アルカリ性のものについては鉄イオン液を比較的多く加えるとｐＨが酸性側となってしまうため、鉄イオン液を加えるのに先立って事前にｐＨ調整剤としてのアルカリ粉体を加えて乾粉状態で処理対象物（廃棄物）としての煤塵と消石灰粉体とを混合し、その後鉄イオン液を加えて混練することにより、最終的に混練状態の廃棄物のｐＨを上記設定範囲のｐＨに調整するようにしている。
【００１５】
その際のｐＨ調整剤としては入手の容易性，価格より市場流通品である工業用消石灰、具体的にはＪＩＳ　Ｒ　９００１に規定される特号，１号，２号の等級の消石灰粉体が使用されて来た。
しかしながらＪＩＳ　Ｒ　９００１には粒径に関して特号，１号，２号ともに６００μｍ標準ふるい全通と規定されており、特号に関してだけ１５０μｍ標準ふるい残分５．０％と規定されているのみで粒径範囲についての具体的な規定はされていない。
実際これら工業用消石灰には４５μｍ以下の細粒が６０〜８０％程度含まれている。
またｐＨ調整剤（アルカリ剤）として消石灰を用いる場合において、その粒径に言及した文献は本発明者の知る限り存在しない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらＪＩＳ　Ｒ　９００１の特号，１号，２号の等級の消石灰粉体は、上記のように４５μｍ以下の細粒が多量に含まれているため、これを有害金属を含む廃棄物の安定化処理におけるｐＨ調整剤として用いたとき、詳しくは鉄イオン液の添加によって有害金属を固定し安定化処理する際のｐＨ調整剤として用いたとき、必要な消石灰量，鉄イオン液量が増加してしまう問題のあることが本発明者の研究により判明した。而してそれら薬剤の使用量が多くなれば廃棄物の処理コストが高くなってしまう。
【００１７】
以上焼却炉等から出る飛灰等の煤塵の処理について述べたが、他に重金属類等有害金属を含む廃棄物を処理するに際しても事情は同様である。
また上記の説明では鉄イオン液を添加することにより廃棄物中の重金属類等有害金属を水酸化鉄と共沈させて固定し安定化する場合について述べたが、廃棄物中に６価クロムやセレン等が含まれている場合において、これをキレート剤との反応性を与えるために第１鉄イオン液を添加して還元し、その後にキレート剤を加えて有害金属を固定し安定化する場合においても、ｐＨ調整剤として用いる消石灰の使用量，鉄イオン液の使用量が増加する問題を生じる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のｐＨ調整方法は以上のような事情を背景としてなされたものである。而して請求項１のものは、有害金属を含む廃棄物粉体に鉄イオン液を加えて該有害金属を設定範囲のｐＨの下で固定し安定化する安定化処理方法におけるｐＨ調整方法であって、前記鉄イオン液の添加の前若しくは後において粒径が４５〜６００μｍの粒子を９０重量％以上含有する消石灰粉体をｐＨ調整剤として加えることを特徴とする。
【００１９】
請求項２のものは、請求項１において、粒径が１０５〜６００μｍの粒子を９０重量％以上含有する消石灰粉体を前記ｐＨ調整剤として加えることを特徴とする。
【００２０】
尚本発明において、各粒子の粒径は篩い分けによるものである。
【００２１】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明は、有害金属を含む廃棄物の安定化処理におけるｐＨ調整剤として粒子の粒径が所定範囲の大きな消石灰粉体、具体的には粒径が４５〜６００μｍの、望ましくは１０５〜６００μｍの消石灰粒子を９０重量％以上含有する消石灰粉体を用いるものである。
そしてこのような大きな粒径の消石灰粉体を用いることで、少量の消石灰粉体の添加の下で混練物（廃棄物）のｐＨを効果的に高め得、従って消石灰粉体の必要な添加量及び鉄イオン液の添加量を低減し得ることを確認した。
【００２２】
このように大きな粒径の消石灰粉体を用いることで消石灰のアルカリ剤としての働きを高め得、少ない添加量の下で混練物のｐＨを高め得ることとなった理由は次のようなものと推察される。
【００２３】
即ち図１の模式図に示しているように消石灰粒子Ｒが小さいと、予め廃棄物粉体に消石灰粉体を添加した後において鉄イオン液、例えばＦｅＣｌ２液を水とともに加えたとき、総水分量が少なくても次式に従って消石灰の粒子の内部まで反応が進行してしまい、
Ｃａ（ＯＨ）２＋ＦｅＣｌ２→ＣａＣｌ２＋Ｆｅ（ＯＨ）２
　その結果として消石灰のアルカリ剤としての働きが一部失われ或いは低下し、このため一定の鉄イオン液量に対して消石灰を多く添加しないと、混練物のｐＨを目的とするｐＨに調整できないのに対し、（Ｂ）に示すように消石灰粒子Ｒの粒径が大きいと、反応は表層の殻部で止まって内部のコアの部分がＣａ（ＯＨ）２のまま残存する。
そして溶出試験時に１０倍量の水を添加して振とうしたとき、溶解度の高い表層部分のＣａＣｌ２，ＦｅＣｌ２等が溶け出した上内部のコア部分のＣａ（ＯＨ）２が溶け出して水溶液のｐＨ上昇に寄与し、そのために一定の鉄イオン量に対し少ない量でｐＨ調整を行うことが出来るものと考えられる。
【００２４】
何れにしろ本発明によれば、後の実施例で明らかにされるようにｐＨ調整剤として消石灰粉体を用いた場合において、少ない添加量の下で混練物（厳密には溶出試験時のｐＨ）を目的とするｐＨに調整することが可能となり、また鉄イオン液を加えた時点での鉄イオンと消石灰との反応の進行を抑制できることから安定化処理に際しての必要な消石灰粉体及び鉄イオンの量を低減でき、またそれら消石灰，鉄イオン等薬剤に要するコストを低減することが可能となる。
【００２５】
尚、消石灰として６００μｍ超の粒径のものを用いた場合、溶出試験時にｐＨのばらつきが発現するようになり、アルカリ剤としての適用には不適である。
その理由は粒径が大き過ぎることから、廃棄物粉体と消石灰粉体との乾式混合性が悪くなるのに加えて、混合物を機械式コンベヤ，空気輸送等により混練機等まで輸送する過程で消石灰粒子が分離して偏在してしまい（廃棄物粉体の平均粒径は通常１０〜２０μｍと小さい）、混練物が不均一となって、同じ混練物内部でｐＨ分布が発生し、このことがｐＨ値のばらつきを生ずる原因と考えられる。
【００２６】
尚本発明においては、ｐＨ調整剤として一部セメント粉体を使用することも可能である。
【００２７】
【実施の形態】
次に本発明の実施の形態を以下に説明する。
図２は焼却炉や灰溶融設備から発生した飛灰を安定化処理する工程の一例を示したもので、１０はその飛灰を収容するホッパ、１２はｐＨ調整剤としての消石灰粉体を収容するホッパである。
ホッパ１０から供給された飛灰は、ホッパ１２から供給された消石灰とともに混合機１３に送られてそこで乾粉状態で互いに混合される。
【００２８】
混合機１３において消石灰とともに混合された飛灰は、続いて混練機１４に移される。
この混練機１４には、タンク１６内の鉄イオン液（ここではＦｅＣｌ２液）がタンク１８内の水とともに供給され、そこにおいて飛灰がそれらとともに混練される。
【００２９】
混練機１４からの混練物は、続いてコンベヤ２０，２２を有する乾燥機２４へと送られ、そしてコンベヤ２０，２２にて一定時間かけて搬送される過程で混練物表面の乾燥処理が行われる。
ここでコンベヤ２０，２２はケースにて覆われており、その内部が換気されるようになっている。
そして混練物から発生した粉塵や水蒸気を含む換気空気がケース外に排出され、その排出経路上に設けられたバグ集塵機にて粉塵等が除塵される。
【００３０】
【実施例】
ストーカー式焼却炉のバグ集塵機で捕集したｐＨ１０．０の飛灰に対して以下の粒径の消石灰、即ち▲１▼全て４５μｍ未満、▲２▼４５〜１５０μｍ、▲３▼１０５〜１５０μｍ、▲４▼５００〜６００μｍの消石灰を粉体同士で乾式混合し、続いて市販３４％ＦｅＣｌ２液を飛灰１００に対して２０重量％添加した。
このとき飛灰の１５重量％の添加水を鉄イオン液と前もって混合して一液とし、その状態でこれを混練機内部の飛灰と消石灰との混合粉体に投入し、そして混練機において混練を行った。
【００３１】
混練後のｐＨの値が図３に示してある。
尚、図３において横軸（Ｃ／Ｆ）は消石灰のモル量とＦｅＣｌ２モル量との比率、即ち消石灰とＦｅＣｌ２のモル比である。
図３の結果から、混練後のｐＨ値を１０．５にしようとしたとき、▲１▼の４５μｍ未満の消石灰ではＣ／Ｆ＝１．４８であるが、▲２▼の４５〜１５０μｍのものでは１．３、▲３▼の１０５〜１５０μｍ及び▲４▼の５００〜６００μｍのものでは、測定誤差を考慮すると両者にはほとんど差がなく１．０４程度となる。
この場合▲１▼の４５μｍ未満のものを１００として比較すると、▲２▼，▲３▼及び▲４▼のものは各々１２％，２８〜３１％の消石灰重量の低減を図れることとなる。
【００３２】
図３において、粒径が▲３▼の１０５〜１５０μｍのものと▲４▼の５００〜６００μｍのものとは同一挙動を示しており、従って粒径１０５〜６００μｍにおいて消石灰粉体は同様な働きをなすものと考えられる。
但し６００μｍ〜２ｍｍまでの消石灰について同様の測定を実施したところ、ロット内サンプル採取位置、懸濁水撹拌方法等によりｐＨ値が大幅に変動した。従ってこのような大径の消石灰は不安定原因となるため、本発明におけるｐＨ調整剤としては不適である。
【００３３】
以上本発明の実施形態，実施例を詳述したがこれらはあくまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って大粒径の消石灰を用いた場合の働きを模式的に示す図である。
【図２】飛灰の安定化処理方法の一工程例を示す図である。
【図３】本発明の実施例において得られたＣ／ＦとｐＨとの関係を表した図である。
【符号の説明】
Ｒ　消石灰粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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