(57)【要約】【課題】飛灰中に含まれる重金属を処理する際に発生するアンモニアを、安全かつ簡便に抑制できる方法を提供する。【解決手段】リン酸及び／又はその塩と、マグネシウム化合物とを含む組成物からなることを特徴とする重金属含有灰のアンモニア発生抑制剤。前記アンモニア発生抑制剤を重金属含有灰に添加して混練する重金属含有灰の処理方法。重金属含有灰に加湿水を添加し、混練する混練機を有する重金属含有灰の処理装置において、重金属除去剤を含有する加湿水の供給装置と、希釈水供給装置とを混練機に設け、リン酸及び／又はその塩と、マグネシウム化合物とを含む組成物からなるアンモニア発生抑制剤の供給装置を前記希釈水供給装置に備えるか、あるいは直接混練機に設けた重金属含有灰の処理装置。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸及び／又はその塩と、マグネシウム化合物とを含む組成物からなることを特徴とする重金属含有灰のアンモニア発生抑制剤。
【請求項２】
請求項１記載のアンモニア発生抑制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３】
重金属含有灰に加湿水を添加し、混練する混練機を有する重金属含有灰の処理装置において、重金属除去剤を含有する加湿水の供給装置と、希釈水供給装置とを混練機に設け、かつリン酸及び／又はその塩と、マグネシウム化合物とを含む組成物からなるアンモニア発生抑制剤の供給装置を前記希釈水供給装置に備えるか、あるいは直接混練機に設けたことを特徴とする重金属含有灰の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミや産業廃棄物等の焼却プラントからの飛灰のような重金属含有灰を処理する際の、アンモニア等の有害ガスの発生を抑制するのに用いられるアンモニア発生抑制剤、それを用いる重金属含有灰の処理方法、及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミや産業廃棄物等の焼却プラントから排出される飛灰は、電気集塵機（以下「ＥＰ」という）やバグフィルター（以下「ＢＦ」という）で捕集されたのち埋め立てされている。しかし、これら飛灰は有害な重金属を多く含んでおり、埋め立て地からの雨水等による鉛、水銀等の溶出は環境汚染の可能性がある。このため飛灰は特別管理廃棄物に指定され、「セメント固化法」、「酸その他の溶剤による抽出法」、「溶融固定化法」又は「薬剤添加法」のいずれかの処理を施した後、廃棄することが義務づけられている。これらのうち薬剤添加法は、他の方法に比べ一般に装置及び取扱いが簡便なため種々検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
飛灰処理に関しては、ＥＰ又はＢＦ捕集等によるばいじん対策以外に、排ガス及びダイオキシン対策が必要であり、これらの対策によっては得られる飛灰の性状が大きく異なり、特に高アルカリ性飛灰についてはセメントや重金属処理剤及び添加水を加えて混練、成型する際に、飛灰に由来するアンモニアが高濃度で発生する。高いところでは数百ｐｐｍの濃度のアンモニアが発生し、運転員の健康管理や周囲の環境への臭いの放出等の問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、飛灰のような重金属含有灰中に含まれる重金属を処理する際に発生するアンモニアを、安全かつ簡便に抑制できるアンモニア発生抑制剤、並びにそれを用いる重金属含有灰の処理方法及び処理装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、リン酸あるいはその塩と、マグネシウム化合物とからなる組成物が、ｐＨを下げる（中性に近づける）、あるいは重金属含有灰中に存在するアンモニアと化合物（リン酸マグネシウムアンモニウム）を生成することにより、高アルカリ性飛灰においてもアンモニアの発生を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）リン酸及び／又はその塩と、マグネシウム化合物とを含む組成物からなることを特徴とする重金属含有灰のアンモニア発生抑制剤。
（２）前記（１）記載のアンモニア発生抑制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。
（３）重金属含有灰に加湿水を添加し、混練する混練機を有する重金属含有灰の処理装置において、重金属除去剤を含有する加湿水の供給装置と、希釈水供給装置とを混練機に設け、かつリン酸及び／又はその塩と、マグネシウム化合物とを含む組成物からなるアンモニア発生抑制剤の供給装置を前記希釈水供給装置に備えるか、あるいは直接混練機に設けたことを特徴とする重金属含有灰の処理装置。
【０００７】
すなわち本発明の骨子は、具体的に言うと、重金属含有灰の薬剤処理時にリン酸あるいはその塩と、マグネシウム化合物とからなる組成物を添加し、混練することを特徴とする、アンモニアの発生を抑制する方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の方法において対象となる重金属含有灰は、特に限定されるものではないが、通常都市ゴミや産業廃棄物の焼却施設から排出され、ＥＰ、ＢＦ、マルチサイクロン等で捕集されたばいじんのような飛灰を指す。
【０００９】
排ガス処理（窒素酸化物の低減）として尿素水やアンモニア水を焼却炉に吹込む場合、排ガス中の成分との反応生成物（例えば塩化アンモニウム）が粉体状で飛灰中に移行し、飛灰中に消石灰（塩化水素の処理）が含まれる場合、乾燥状態では問題ないが、重金属処理のため薬剤と水を添加して加湿混練すると、ｐＨがアルカリ性側に傾くためアンモニアが追出されて発生する。このアンモニアは、上記排ガス処理に由来すると考えられているが、窒素を多く含むゴミの燃焼によっても生じるものと考えられる。また、重金属処理剤がキレート系の場合、これも高アルカリ性のためアンモニアの発生を助長する。
【００１０】
この重金属処理剤の混練の際に発生するアンモニアを抑えるため、ｐＨを中性側に近づける、あるいはアンモニアと化合物（リン酸マグネシウムアンモニウム）を生成する、リン酸あるいはその塩と、マグネシウム化合物を添加することにより効果が見られた。
本発明において、前記のリン酸は、重金属処理のため薬剤と水を添加して加湿混練した際に、ｐＨがアルカリ性側に傾いたのを中性側に近づけて、アンモニアの発生を防ぐ効果を与える。その場合、中性側に近づくのを容易にするよう他のｐＨ調整剤を併用してもよい。しかも、このリン酸はマグネシウム化合物を共存させると、アンモニアと反応して安定なリン酸アンモニウムマグネシウムを形成するので、アンモニアを安定化合物にする機能を併せ有するものである。アンモニアを安定化合物にする機能を有する化合物としては他の化合物も用いることができ、例えば硫酸はアンモニアとで安定な硫酸アンモニウムを生成するが、硫酸は強酸で危険物であるので、取り扱いの容易な化合物であることが好ましい。
【００１１】
本発明のアンモニア発生抑制剤は、リン酸あるいはその塩を含むが、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、第一リン酸塩、第二リン酸塩が挙げられる。
具体的には、水溶性のリン酸あるいはリン酸塩が好ましく、特に正リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、リン酸マグネシウム、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。
本発明において、これらのリン酸あるいはリン酸塩の添加量は、重金属含有灰に対して１〜２０重量％とするのが好ましい。
【００１２】
マグネシウム化合物としては、特に制限はなく、市販されている硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等のマグネシウム化合物を用いることができる。また、マグネシウム源としてボイラーの冷却水を利用することも可能である。マグネシウム化合物はそれ単独ではアンモニアと反応しないので、アンモニアを安定化合物にする機能を有する化合物というわけではないが、リン酸やリン酸塩と一緒に用いることにより優れた安定化合物を生成することができる。ただ、リン酸塩のうちリン酸マグネシウム（Ｍｇ３（ＰＯ４）２）、リン酸水素マグネシウム（ＭｇＨＰＯ４）、リン酸二水素マグネシウム（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２）はその点で両方の機能を併せ持つものである。
本発明において、マグネシウム化合物の添加量は、重金属含有灰に対して１〜２０重量％とするのが好ましい。
【００１３】
本発明において、重金属含有灰へのアンモニア発生抑制剤の添加の形態は、特に限定するものではないが、一般的な設備を想定して（図１）、重金属処理の混練時に使用する添加水にアンモニア発生抑制剤を混合して添加するのが好ましい。
そして、アンモニア発生抑制剤の具体的添加方法としては、（１）重金属固定剤溶液の希釈水に予め投入する、（２）添加時に前記希釈水の配管中に投入する、（３）別途添加ラインを設けるなどの方法が挙げられる。しかし、操作の簡便性、設備の簡易化と別途工事の不要などの点から（１）の方法が最も実用的であると考えられる。
【００１４】
図１により本発明を具体的に説明する。ばいじんはバグフィルター２によりろ過されて、バグフィルター２で分離された飛灰５は貯留サイロ３に貯められる。飛灰５は貯留サイロ３から重量計４で計量されて混練機６へ送られ、そこで加湿水タンク１１からの加湿水が添加されて、輸送中あるいは処理中に灰が飛ばないように加湿される。この際、処分された飛灰５から重金属が溶出することがないように、加湿水中に重金属固定剤１２を含有させておくのが普通であり、重金属固定剤１２を含有した加湿水が混練機６へ供給される。また、その重金属固定剤１２を含有した加湿水は、操業を簡便にするために、比較的濃厚な溶液として加湿水タンク１１に蓄えられている関係で、その加湿水が混練機６へ供給されるときに、その溶液を希釈するように、希釈水１４が希釈水タンク１３から混練機６へ供給される。希釈水１４は前記溶液に混合しなくても、同時に混練機６へ供給されればよい。
【００１５】
本発明のアンモニア発生抑制剤は、この系において、混練機に入るように供給すればよいから、比較的任意の位置で投入すればよい。例えば、希釈水１４に混合した形態で混練機６に供給するのであれば、希釈水タンク１３に投入してもよいし（投入位置Ａ）、また希釈水タンク１３から出る希釈水１４を導く導管１５ａに供給してもよいし（投入位置Ｂ）、あるいは混練機６に直接供給してもよい（投入位置Ｃ）。
混練機６で粒状となった飛灰５は、搬出コンベア９からピット１０に入り、後の処理のために供される。なお、混練機６での飛灰５の処理に際には、含じんガス７が出るので、飛灰５が外部に漏れることがないように、集じん装置８で処理をする。
【００１６】
本発明の方法において、前記飛灰混練時の添加水は、あくまで飛灰と重金属処理剤（「重金属固定剤」と同じ）を混練する添加水であり、重金属処理剤との混練状態が充分でない、あるいは処理して得られる飛灰が液状となる等、重金属処理に影響を与えないよう、混練の具合によっては抑制剤の濃度の調整が必要である。特に限定するものではないが、重金属の処理において使用する水の量は、処理した飛灰の廃棄を容易にするため、通常処理する飛灰に対して５〜５０重量％の範囲で使用される。
【００１７】
なお、本発明の方法においては、重金属処理剤も同時に混練すると考えられ、従来の重金属処理剤として、キレート系重金属処理剤、活性白土のような粘土鉱物系重金属処理剤、セメント系重金属処理剤、チタン系重金属処理剤などが挙げられる。重金属処理剤がキレート系の場合、これも高アルカリ性のためアンモニアの発生を助長するが、これらとの同時混練も可能である。
【００１８】
【実施例１】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。但し、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。
【００１９】
実施例１〜４及び比較例１〜４
１リットルのテドラーバックに焼却飛灰２０ｇを入れて、飛灰に対して４０重量％の水に第１表に示す薬剤を溶解させて添加し、密閉した後、テドラーバック内で５分間混練し、５００ミリリットルの空気を注入し、５０℃に３０分間保持した後、検知管によりアンモニア濃度の測定を行った（比較例１及び比較例２では薬剤添加なし）。また、アンモニアの発生を助長するキレート系重金属処理剤を添加した検討も行った。結果を第１表に示す。なお、キレート系重金属処理剤としては、キレート成分（ジエチルジチオカルバミン酸のカリウム塩）の濃度が５０ｗｔ％の飛灰処理剤を使用した。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
第１表の結果から以下のことが明らかである。
薬剤無添加（比較例１）では水のみの添加であるが、アンモニアが高濃度で発生した。また、重金属処理のためキレート系重金属処理剤を添加すると、無添加時よりもアンモニアの発生が見られた（比較例２）。正リン酸単独処理（比較例３）では、中和の効果により無添加時よりもアンモニアの濃度は下がったが、中和効果のみではアンモニアの発生抑制は充分でない。
【００２２】
正リン酸あるいはリン酸塩と、マグネシウム化合物を併用する本発明の方法（実施例１〜４）によれば、重金属処理のためのキレート系重金属処理剤を添加しても、アンモニアの発生を抑制することができる。
また、比較例３に比して、リン酸とリン酸マグネシウムを使用した場合（実施例５）、中和効果だけでなく、化合物（リン酸マグネシウムアンモニウム）の生成によりアンモニアを消費するため、アンモニアの発生が抑えられている。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、本発明のアンモニア発生抑制剤を用いることにより、またその処理方法を行うことにより、重金属含有灰の処理時、特にその重金属処理時（特に、キレート系重金属処理剤添加時）に発生するアンモニアを従来の設備を利用して容易かつ効率的に抑制することができる。
特に、重金属含有灰を重金属処理する際に、キレート系重金属処理剤に加湿水を混合して濃厚な溶液としたものを、希釈水を使用して適正な濃度のものして添加する場合に、その希釈水を利用し、ここにアンモニア発生抑制剤を混合し、飛灰に添加することにより実用的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する際の、飛灰処理における薬剤添加法のフロー図である。
【符号の説明】
１　ばいじん
２　バグフィルター
３　貯留サイロ
４　重量計
５　飛灰
６　混練機
７　含じんガス
８　集じん装置
９　搬出コンベア
１０　ピット
１１　加湿水タンク
１２　重金属固定剤
１３　希釈水タンク
１４　希釈水
１５　アンモニア発生抑制剤
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ　導管
Ａ、Ｂ、Ｃ　アンモニア発生抑制剤投入位置
【図１】
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