(57)【要約】【課題】従来の方法に比較して簡単に、焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができる焼却灰の処理方法を提供する。【解決手段】（１）　都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰に水を供給し、この焼却灰の含水率を１２質量％以上に保持すると共に、この焼却灰をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらすことを特徴とする焼却灰の処理方法、（２）　前記方法において保持する焼却灰の含水率を１５質量％以上に特定したもの、（３）　前記方法において焼却灰が積層されており、この積層された焼却灰の中にＣＯ２　含有ガスを吹き込むことに特定したもの、（４）　前記方法においてＣＯ２　含有ガスとして都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却排ガス、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰の溶融排ガスの１種以上を用いることに特定したもの。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰に水を供給し、この焼却灰の含水率を１２質量％以上に保持すると共に、この焼却灰をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらすことを特徴とする焼却灰の処理方法。
【請求項２】
前記保持する焼却灰の含水率を１５質量％以上とする請求項１記載の焼却灰の処理方法。
【請求項３】
前記焼却灰が積層されており、この積層された焼却灰の中にＣＯ２　含有ガスを吹き込む請求項１または２記載の焼却灰の処理方法。
【請求項４】
前記ＣＯ２　含有ガスが、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却排ガス、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰の溶融排ガスの１種以上である請求項３記載の焼却灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰の処理方法に関する技術分野に属し、詳細には、都市ごみ及び／又は産業廃棄物を焼却した際に発生する灰（焼却灰）の処理方法に関する技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや産業廃棄物の焼却炉から排出される焼却灰は、従来埋立処分されてきたが、埋立用地のひっ迫、資源循環型社会形成の観点より、資源化が求められている。
【０００３】
焼却灰の主成分は酸化ケイ素、酸化カルシウム、およびアルミナであり、土壌の代替等として有効利用し得る性状を有している。
【０００４】
しかしながら、微量成分として鉛をはじめとする有害重金属類を含み、これらが溶出することがあり、有効利用上の障害となっている。
【０００５】
有害重金属類の溶出を防止し、焼却灰の有効利用を行う方法は、これまでにも種々の方法が提示されており、代表的なものとして、特開２０００−２３３１７４　号公報、特開２００１−９４１２　号公報、特開２００１−１７９４２号公報、特開２００１−１３２９３０　号公報、または、特開２００１−２７０７６９　号公報に示されたものなどが知られている。
【０００６】
これらの方法の中、特開２０００−２３３１７４　号公報に記載の方法は、焼却灰を分級して、粗粒灰、中粒灰、細粒灰、微粒灰に分離し、これらのうち細粒灰と微粒灰に重金属固定処理を施すものである。この発明の効果として、スクリーンという簡便な設備を備えるのみで、焼却灰の全量を重金属固定処理する必要がなくなり、設備費、ランニングコストの低減がはかれるとしている。しかしながら、焼却灰を４種類に分級するためには少なくとも３段のスクリーンが必要であり、分級した灰をそれぞれ別個にハンドリングするためにはそれぞれのコンベヤが必要となるなど複雑な設備となってしまう。なお、上記重金属固定処理の方法については薬剤処理による方法や溶融処理による方法が挙げられている。
【０００７】
特開２００１−９４１２　号公報記載の方法および特開２００１−１７９４２号公報記載の方法は、いずれも、焼却灰を水熱処理することで、鉛などの重金属類を安定化するものであるが、オートクレーブという高温／高圧機器が必要となる。
【０００８】
特開２００１−１３２９３０　号公報記載の方法は、焼却灰に還元剤を添加し、５００　〜１２００℃にて焙焼処理するものである。この効果として、焼却灰からの重金属溶出防止などが挙げられている。しかしながら、この方法では５００　℃以上の高温に耐えられる焙焼炉が必要である他、加熱のための燃料も必要となり、設備費、ランニングコストとも高くなってしまう。
【０００９】
特開２００１−２７０７６９　号公報記載の方法は、焼却灰にセメントと水を添加するものである。この効果として、焼却灰からの重金属溶出防止などが挙げられている。しかしながら、この方法ではセメント添加が必要であり、混練のための設備も必要となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、前記従来の方法に比較して簡単に、焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができる焼却灰の処理方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る焼却灰の処理方法は、請求項１〜４記載の焼却灰の処理方法（第１発明〜第４発明に係る焼却灰の処理方法）としており、それは次のような構成としたものである。
【００１２】
即ち、請求項１記載の焼却灰の処理方法は、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰に水を供給し、この焼却灰の含水率を１２質量％以上に保持すると共に、この焼却灰をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらすことを特徴とする焼却灰の処理方法である（第１発明）。
【００１３】
請求項２記載の焼却灰の処理方法は、前記保持する焼却灰の含水率を１５％質量以上とする請求項１記載の焼却灰の処理方法である（第２発明）。
【００１４】
請求項３記載の焼却灰の処理方法は、前記焼却灰が積層されており、この積層された焼却灰の中にＣＯ２　含有ガスを吹き込む請求項１または２記載の焼却灰の処理方法である（第３発明）。
【００１５】
請求項４記載の焼却灰の処理方法は、前記ＣＯ２　含有ガスが、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却排ガス、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰の溶融排ガスの１種以上である請求項３記載の焼却灰の処理方法である（第４発明）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は例えば次のようにして実施する。
都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰に水を供給し、この焼却灰の含水率を１２質量％以上に保持すると共に、この焼却灰をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらす。つまり、焼却灰の含水率を１２質量％以上に保持した状態でＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらす。このとき、焼却灰への水の供給は、焼却灰に水をスプレーする方法等により行う。ＣＯ２　含有ガスの雰囲気としては、空気等を用いる。空気を用いる場合、焼却灰を空気中に置く方式または焼却灰（積層状態）の中に空気を吹き込む方式を採用する。
【００１７】
このような形態で本発明が実施される。
【００１８】
本発明は、前述の本発明の目的を達成すべく、鋭意研究を行い、その結果、得られた知見に基づき完成されたものである。即ち、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰に水を供給し、この焼却灰の含水率を１２質量％（重量％）以上に保持すると共に、この焼却灰をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらすようにすると、この焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができるという知見を得た。本発明は、かかる知見に基づき完成された。
【００１９】
このようにして完成された本発明に係る焼却灰の処理方法は、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰に水を供給し、この焼却灰の含水率を１２質量％以上に保持すると共に、この焼却灰をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらすことを特徴とする焼却灰の処理方法であることとしている。この焼却灰の処理方法によれば、焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができる。
【００２０】
このように本発明に係る焼却灰の処理方法によれば焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができる理由については、以下のように考えられる。
【００２１】
焼却灰に水を供給し、この焼却灰の含水率を１２質量％以上に保持することにより、焼却灰中の有害重金属類Ｍが溶解すなわちイオン化してＭ２＋となる。この焼却灰をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらすことにより、このガス中のＣＯ２　と水との反応によりＣＯ３２−　が生じ、このＣＯ３２−　と前記Ｍ２＋とが下記反応式（１）　に示すように反応してＭＣＯ３　を生成する。このＭＣＯ３　は金属炭酸塩であり、溶解度が低いので、溶出性が低くて安定している。このようにして焼却灰中の有害重金属類が溶解度の低い金属炭酸塩（ＭＣＯ３　）となると考えられ、それにより焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができるものと考えられる。
【００２２】
Ｍ２＋　＋　ＣＯ３２−　　→　ＭＣＯ３　　−−−−−−−−−−−−−−　反応式（１）
【００２３】
ここで、焼却灰の含水率が１２質量％未満であると、焼却灰の改質が不充分となる。即ち、焼却灰を充分に有害重金属類の溶出性の低いものにすることが難しくなる。これは、焼却灰の含水率：１２質量％未満の場合には、焼却灰中の有害重金属類Ｍの溶解すなわちイオン化の量が少なくなり、焼却灰中に重金属類Ｍのままで存在するものが多くなるためであると考えられる。
【００２４】
このような理由から、本発明に係る焼却灰の処理方法において、保持する焼却灰の含水率は１２質量％以上としている。
【００２５】
このとき、保持する焼却灰の含水率を１５質量％以上とすると、焼却灰をより確実に有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができ、有害重金属類の溶出量をより一層低い水準にすることができる（第２発明）。これは、焼却灰の含水率：１５質量％以上の場合は、焼却灰中の有害重金属類Ｍの溶解すなわちイオン化の量が多くなり、焼却灰中に重金属類Ｍのままで存在するものが少なくなるためであると考えられる。
【００２６】
焼却灰が積層されており、この積層された焼却灰の中にＣＯ２　含有ガスを吹き込むようにすると、より短い時間で焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができる。即ち、焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質するに必要な時間（改質所要時間）を短縮することができる（第３発明）。
【００２７】
本発明において、ＣＯ２　含有ガスとしては、ＣＯ２　を含有するものであればよく、その種類は特には限定されず、種々のものを用いることができ、例えば、空気、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却排ガス、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰の溶融排ガス等を用いることができる。前記の如く積層された焼却灰の中にＣＯ２　含有ガスを吹き込む場合（第３発明の場合）においても、同様であるが、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却排ガス、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰の溶融排ガスの１種以上を用いると、これらの排ガスはＣＯ２　濃度が高いので、空気を用いる場合よりも、改質所要時間（焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質するに必要な時間）を短縮することができる（第４発明）。なお、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却排ガスとは、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却の際に発生する排ガスのことである。都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰の溶融排ガスとは、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却により生じた灰（焼却灰）を溶融処理する際に発生する排ガスのことである。
【００２８】
焼却灰に供給する水としては、その種類は特には限定されず、種々のものを用いることができ、例えば、水道水、工業用水等を用いることができる。焼却灰への水の供給の方法としては、その種類は特には限定されず、種々のものを用いることができ、例えば、焼却灰に水をスプレーする方法や、焼却灰を水中に浸漬する方法等を用いることができる。
【００２９】
本発明において、焼却灰の含水率を１２質量％以上に保持することは、処理期間中連続して１２質量％以上に保持することに限定されず、断続的に１２質量％以上になる場合も含まれるものである。例えば、処理期間の途中に含水率が低下して１２質量％未満となっても、その後、水を供給することにより含水率が１２質量％以上に回復する場合も含まれる。
【００３０】
本発明に係る焼却灰の処理方法は、特開２０００−２３３１７４　号公報記載の方法で必要なスクリーン、特開２００１−９４１２　号公報記載の方法や特開２００１−１７９４２号公報記載の方法で必要な水熱処理や高温／高圧機器、特開２００１−１３２９３０　号公報記載の方法で必要な焙焼処理や焙焼炉、特開２００１−２７０７６９　号公報記載の方法で必要なセメント添加や混練設備を必要とせず、焼却灰への水の供給、焼却灰をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらすという簡単な操作により行うことができるので、前記公報記載の方法に比較して簡単に行うことができる。
【００３１】
【実施例】
本発明の実施例および比較例を以下説明する。なお、本発明は本実施例に限定されるものではない。比較例は本発明の実施例に対する比較のための例であり、従来技術の例に限定されるものではない。
【００３２】
〔実施例１・比較例１〕
図１に実施例および比較例に係る焼却灰の処理状況の概要を示す。この図１に示すように、ストーカ式焼却炉から発生した都市ごみの焼却灰１は、トラックにて処理設備に搬入される。搬入された焼却灰１は、積層された状態でヤード２に貯留され、そして、水スプレー３によって焼却灰１に水が供給され、焼却灰１の含水率が調節される。なお、ヤード２にはガス吹込ノズル４が設置されており、必要に応じて焼却灰層内に空気や都市ごみの焼却排ガス等を吹き込むこともできるようになっている。
【００３３】
なお、焼却灰の含水率（質量％）は、通常、次の式で定義される。
【００３４】
含水率（質量％）＝［焼却灰に含まれる全水分の質量／（焼却灰に含まれる全水分の質量＋焼却灰の質量）］×１００
【００３５】
ヤード２において水が供給された焼却灰１の含水率は、積層された状態の焼却灰１（焼却灰層）の深さ方向に表層部、中間部、最深部の３箇所からサンプリングを行い、測定し、これらの平均値を管理指標とした。
【００３６】
前記焼却灰１の含水率調節後、この焼却灰１をＣＯ２　含有ガス（空気）の雰囲気にさらす処理をした。この処理は、この焼却灰１をそのまま空気中に置く（ヤード２に置く）方式により行った。このとき、焼却灰１の含水率をパラメータとして変化させた。処理期間を１〜１０日とした。処理期間中に、焼却灰１の含水率が低下する場合には、適宜水スプレー３によって焼却灰１に水をスプレーし、焼却灰１の含水率を初期値に保持するようにした。
【００３７】
そして、それぞれの処理期間を経た焼却灰５（処理後の焼却灰１）を設備外に搬出し、鉛等の溶出試験を行い、有効利用の可否を確認した。この鉛等の溶出試験は、環境庁告示１３号法に準ずる方法により行った。即ち、焼却灰５（処理後の焼却灰１）をその１０倍量（質量基準）の水に６時間浸漬した後、この水に溶出した鉛等の量［ｍｇ／水１リットル（以下、Ｌ）あたり］を分析して求めた。
【００３８】
この結果を図２に示す。図２において横軸には改質日数（処理日数）をプロットし、縦軸には焼却灰５（処理後の焼却灰１）から水に溶出した鉛の量（ｍｇ／水１Ｌあたり）、即ち、焼却灰５からの鉛の溶出濃度（ｍｇ／Ｌ）をプロットしている。
【００３９】
図２からわかるように、処理前の焼却灰１（ストーカ式焼却炉から発生した都市ごみの焼却灰１）は、約１ｍｇ／Ｌの鉛溶出があり、有効利用目標基準の０．１ｍｇ／Ｌをクリアしていないものであった。この焼却灰１に水を供給（スプレー）して含水率を１５重量％（ＷＴ％）に保持し、空気の雰囲気にさらす処理をした場合、処理期間（日数）の経過とともに鉛の溶出濃度は低下していき、７日目に有効利用目標基準の０．１ｍｇ／Ｌを下回った。
【００４０】
焼却灰１の含水率を上記１５重量％（ＷＴ％）に代えて１０重量％（ＷＴ％）とした場合、処理期間の経過とともに鉛の溶出濃度は低下していくものの、１０日を経過しても有効利用目標基準をクリアすることはできなかった。
【００４１】
焼却灰１の含水率を上記１５重量％（ＷＴ％）に代えて５重量％（ＷＴ％）に保持し、空気の雰囲気にさらす処理をした場合、鉛の溶出濃度低下はほとんどみられなかった。これより、水分の存在が焼却灰の改質（焼却灰を鉛の溶出性の低いものに改質）に重要であることがわかる。
【００４２】
焼却灰１の含水率を上記１５重量％（ＷＴ％）に代えて２０重量％超に増加させた場合、改質の効果は焼却灰１の含水率を１５重量％とした場合と同様であった。しかし、含水率を４０重量％超にした場合は、焼却灰がスラリー化してしまうため、含水率は４０重量％以下にすることが望ましいと考えられる。
【００４３】
なお、焼却灰１の含水率が処理期間中常時１２％を上回っている場合においては７日間の処理期間で焼却灰１が改質される（鉛の溶出量：有効利用目標基準の０．１ｍｇ／Ｌ未満の焼却灰となる）ことは当然であるが、焼却灰１の含水率が処理期間中数日にわたって１２％を下回っても１２％を上回る延べ日数が７日以上であれば上記の場合と同様に焼却灰１が改質された。
【００４４】
以上の結果は焼却灰中の有害重金属類が鉛の場合のものであるが、鉛以外の有害重金属類（カドミウム、クロム等）の場合においても以上と同様の傾向の結果が得られる。
【００４５】
〔実施例２・比較例２〕
含水率調節後の焼却灰１をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらす処理を、前記実施例１・比較例１での焼却灰１をそのまま空気中に置く方式によるのではなく、積層された状態の焼却灰１（焼却灰層）の中にＣＯ２　含有ガスを吹き込む方式により行った。この点を除き、前記実施例１・比較例１の場合と同様の処理・試験を行った。
【００４６】
このとき、ＣＯ２　含有ガスとしては、空気や、都市ごみの焼却排ガス（ＣＯ２　を含有する）を用いた。ＣＯ２　含有ガスの吹き込みは、ガス吹込ノズル４を用いて行った。焼却灰１の含水率は全て１５重量％（ＷＴ％）とした。
【００４７】
上記処理・試験の結果を図３に示す。なお、図３には、含水率調節後の焼却灰１をＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらす処理を焼却灰１をそのまま空気中に置く方式（吹き込みなし）により行った場合の結果も記載している。
【００４８】
図３からわかるように、処理前の焼却灰１（ストーカ式焼却炉から発生した都市ごみの焼却灰１）は、前述の実施例１・比較例１の場合と同様、約１ｍｇ／Ｌの鉛溶出があり、有効利用目標基準の０．１ｍｇ／Ｌをクリアしていないものであった。この焼却灰１に水を供給（スプレー）して含水率を１５重量％（ＷＴ％）に保持し、都市ごみの焼却排ガス（ＣＯ２　を８ｖｏｌ　％含有する）を吹込み、ＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらす処理をした場合、１日目に焼却灰の鉛溶出濃度は有効利用目標基準の０．１ｍｇ／Ｌを下回った。即ち、焼却灰の鉛溶出濃度を０．１ｍｇ／Ｌ未満とするに必要な処理期間（改質所要日数）は、ＣＯ２　含有ガスの雰囲気にさらす処理を空気中に置く方式（吹き込みなし）により行った場合には、７日間であったが、上記のような吹込みをする方式により行った場合には、改質所要日数は１日に短縮された。
【００４９】
上記都市ごみの焼却排ガスに代えて空気を吹き込んだ場合も、３日目に焼却灰の鉛溶出濃度は有効利用目標基準の０．１ｍｇ／Ｌを下回った。これは強制的に空気を吹き込むことにより空気中のＣＯ２　と焼却灰の接触効率が増大したためと考えられる。また、都市ごみの焼却排ガスを吹込んだ場合は、このような接触効率の増大という効果に加え、ＣＯ２　濃度が高いことが影響して、さらに改質所要日数が短縮されたものと考えられる。
【００５０】
以上の結果は焼却灰中の有害重金属類が鉛の場合のものであるが、鉛以外の有害重金属類の場合においても以上と同様の傾向の結果が得られる。
【００５１】
上記都市ごみの焼却排ガスに代えて、産業廃棄物の焼却排ガスや、都市ごみ及び産業廃棄物の焼却排ガスを用いる場合も、上記都市ごみの焼却排ガスを用いた場合と同様の結果が得られる。また、都市ごみ及び／又は産業廃棄物の焼却灰の溶融排ガスを用いる場合も、上記都市ごみの焼却排ガスを用いた場合と同様の傾向の結果が得られる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係る焼却灰の処理方法によれば、従来の方法に比較して簡単に、焼却灰を有害重金属類の溶出性の低いものに改質することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例に係る焼却灰の処理状況の概要を示す模式図である。
【図２】実施例１および比較例１に係る改質日数と鉛溶出濃度との関係を示す図である。
【図３】実施例２および比較例２に係る改質日数と鉛溶出濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１・・・焼却灰、　２・・・ヤード、　３・・・水スプレー、　４・・・ガス吹込ノズル、　５・・・処理後の焼却灰。
【図１】
2004074100.tif 000003
【図２】
2004074100.tif 000004
【図３】
2004074100.tif 000005