(57)【要約】【課題】迅速かつ正確な測定を行うことにより、重金属類量のバラツキの多い灰類に対しても、薬剤の適正必要量を決定可能な灰類中の重金属類溶出防止方法と重金属類溶出防止システムとを提供する。【解決手段】重金属類溶出防止装置５へ灰類３を搬送する搬送ライン上で、灰類３中に含まれる重金属類を蛍光Ｘ線分析装置４により直接測定し、その測定結果を制御装置８に送信し、送信された測定結果に基づいて制御装置８から重金属類溶出防止装置５に対して、重金属類を溶出防止する薬剤の必要量を指示し、ついで指示された薬剤を投入する灰類中の重金属類溶出防止方法。【選択図】図１
2005118733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属類溶出防止装置へ灰類を搬送する搬送ライン上で、前記灰類中に含まれる重金属類を蛍光Ｘ線分析装置により直接測定し、その測定結果を制御装置に送信し、送信された測定結果に基づいて前記制御装置から前記重金属類溶出防止装置に対して、重金属類を溶出防止する薬剤の必要量を指示し、ついで指示された前記薬剤を投入する灰類中の重金属類溶出防止方法。
【請求項２】
前記蛍光Ｘ線分析装置による前記灰類中に含まれる重金属類の搬送ライン上での測定を、前記蛍光Ｘ線分析装置と灰類の相対速度を所定時間停止して行う請求項１の重金属類溶出防止方法。
【請求項３】
前記蛍光Ｘ線分析装置による前記灰類中に含まれる重金属類の搬送ライン上での測定を、前記灰類の表面に接当する平滑化手段を用いることにより、前記灰類の表面を平滑にして行う請求項１又は２の重金属類溶出防止方法。
【請求項４】
重金属類溶出防止装置へ灰類を搬送する搬送装置と、この搬送装置の搬送ライン上で前記灰類中に含まれる重金属類を測定可能な蛍光Ｘ線分析装置と、この蛍光Ｘ線分析装置のより測定された測定結果を送信されると共に、その送信結果に基づいて前記重金属類を溶出防止する薬剤の必要量を指示する制御装置と、この制御装置からの指示を受けて前記薬剤を投入する重金属類溶出防止装置とを備える重金属類溶出防止システム。
【請求項５】
前記蛍光Ｘ線分析装置が搬送ライン上で前記灰類中に含まれる重金属類を測定する際、前記蛍光Ｘ線分析装置と灰類の相対速度を所定時間停止する機構を有する請求項４の重金属類溶出防止システム。
【請求項６】
前記蛍光Ｘ線分析装置が搬送ライン上で前記灰類中に含まれる重金属類を測定する際、前記灰類の平滑された表面を測定可能に、前記灰類の表面を平滑にする平滑化手段を有する請求項４又は５の重金属類溶出防止システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灰類中の重金属類溶出防止方法と重金属類溶出防止システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種燃料、廃棄物、汚泥などの焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰などのばいじん（以下、灰類ということがある）は、有害な重金属類（鉛、カドミウム、銅、クロム、水銀、セレン等）を少なからず含むため、最終処分地に埋め立て処理されるが、そのまま埋め立てると、雨水や地下水などに接して溶出し、付近の土壌や地下水を汚染する可能性がある。それらは、河川や海洋を汚染することにつながり、地球規模的な汚染となるため、灰類については、重金属類の溶出防止処理がなされた後、埋め立て処理される。
【０００３】
重金属類の溶出防止処理方法としては、ばいじんにジチオカルバミン酸基やＬ−グルタミン酸基などを有するキレート剤を混練する方法が一般的であり、広く用いられている。この方法は、前記６種の重金属類について予めバッチテストを行い、溶出基準値以下にできる添加量を得ると共に、この量に安全率を加算することにより、キレート剤の添加量を決定し、決定された添加量のキレート剤を添加した後、定期的に法律で定める溶出試験を行い溶出を監視することを主流にしている。
【０００４】
しかしながら、キレート剤を混練する上記方法では、溶出試験の結果が判明するまで、通常、２〜７日程度かかっていた。しかも、ばいじんに含まれる重金属類は、発生源の種類、性状などによって大きく変動し、突発的に重金属類が高く含まれるばいじんからは、重金属類の溶出を確実に防止することはできない。もっとも、このような事態に備えて安全率を高くすることも考えられるが、その場合はキレート剤が安価でないことから、処理コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
そのため、キレート剤の使用量を低減すべく、灰中の重金属類を溶解抽出した液にキレート剤を添加し、その液の吸光度を測定しキレート剤の適正必要量を決定する方法が開発された（特許文献１）。さらに、焼却炉から焼却飛灰を取り出してアルカリ溶液と混合し加熱した後、この水溶液中の鉛濃度を測定し、予め算出しておいた鉛濃度と重金属類溶出防止剤の必要量との相関関係から、キレート剤の必要量を決定する技術が開発されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−３３７５５０号公報。
【特許文献２】特開２００２−２０７０３２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術はいずれも、水などへ溶解するといった前処理を要する等、測定結果を得るまでに少なくない時間がかかるため、バラツキが多くて時々刻々に変化する重金属類を含む灰類を、その組成変化に対応して、必要な薬剤添加量を迅速かつ正確に決定し、薬剤の必要添加量を直ちに指示できるまでには至っていない。
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、迅速かつ正確な測定を行うことにより、重金属類量のバラツキの多い灰類に対しても、薬剤の適正必要量を決定可能な灰類中の重金属類溶出防止方法と重金属類溶出防止システムとを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る灰類中の重金属類溶出防止方法の特徴構成は、重金属類溶出防止装置へ灰類を搬送する搬送ライン上で、前記灰類中に含まれる重金属類を蛍光Ｘ線分析装置により直接測定し、その測定結果を制御装置に送信し、送信された測定結果に基づいて前記制御装置から前記重金属類溶出防止装置に対して、重金属類を溶出防止する薬剤の必要量を指示し、ついで指示された前記薬剤を投入することにある。
【０００９】
この構成によれば、搬送ライン途上において灰類を蛍光Ｘ線分析装置により直接測定するので、従来技術のように、測定対象である灰類を前処理する必要がなく、通常、数秒〜数十秒程度の迅速な測定が可能になり、しかも測定感度の高い蛍光Ｘ線分析装置を使用することから正確な測定を可能にし、バラツキが多くて時々刻々に変化する重金属類を含む灰類を、その組成変化に対応して、ｏｎ  ｌｉｎｅで迅速かつ正確に薬剤の適正必要量を指示することができ、薬剤の使用量を適切にして、処理コストを低くすることができる。また、本発明は、灰類中の重金属類を測定するのに、水に溶かしたりする前処理が不要であるため、前処理後の廃液処理設備や廃液処理工数などが一切不要である利点も有する。
【００１０】
その結果、迅速かつ正確な測定を行うことにより、重金属類量のバラツキの多い灰類に対しても、薬剤の適正必要量を決定可能な灰類中の重金属類溶出防止方法を提供することができた。
【００１１】
前記蛍光Ｘ線分析装置による前記灰類中に含まれる重金属類の搬送ライン上での測定を、前記蛍光Ｘ線分析装置と灰類の相対速度を所定時間停止して行うことが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、所定箇所での灰類中の重金属類の含有量を一層正確に安定して測定できる。
【００１３】
前記蛍光Ｘ線分析装置による前記灰類中に含まれる重金属類の搬送ライン上での測定を、前記灰類の表面に接当する平滑化手段を用いることにより、前記灰類の表面を平滑にして行うことが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、Ｘ線照射口と測定対象の灰類との距離を略一定に維持できて、測定精度を向上できると共に、一層安定した測定結果が得られる。
【００１５】
また、本発明に係る重金属類溶出防止システムの特徴構成は、重金属類溶出防止装置へ灰類を搬送する搬送装置と、この搬送装置の搬送ライン上で前記灰類中に含まれる重金属類を測定可能な蛍光Ｘ線分析装置と、この蛍光Ｘ線分析装置のより測定された測定結果を送信されると共に、その送信結果に基づいて前記重金属類を溶出防止する薬剤の必要量を指示する制御装置と、この制御装置からの指示を受けて前記薬剤を投入する重金属類溶出防止装置とを備えることにある。
【００１６】
この構成によれば、迅速かつ正確な測定を行うことにより、重金属類量のバラツキの多い灰類に対しても、薬剤の適正必要量を決定可能な灰類中の重金属類溶出防止システムを提供することができる。
【００１７】
前記蛍光Ｘ線分析装置が搬送ライン上で前記灰類中に含まれる重金属類を測定する際、前記蛍光Ｘ線分析装置と灰類の相対速度を所定時間停止する機構を有することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、所定箇所での灰類中の重金属類含有量に関し、一層正確かつ安定した測定結果が得られる。
【００１９】
前記蛍光Ｘ線分析装置が搬送ライン上で前記灰類中に含まれる重金属類を測定する際、前記灰類の平滑された表面を測定可能に、前記灰類の表面を平滑にする平滑化手段を有することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、平滑にされた灰類表面とＸ線照射口との距離を略一定に維持できて、測定精度を向上できると共に、一層安定した測定決が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る重金属類溶出防止システムにおける処理工程を表すフローチャートである。一般廃棄物や産業廃棄物などは焼却炉あるいは溶融炉１によって焼却処理され、処理されて発生する灰類はバグフィルター２によって捕集される。ここで生じた灰類（ばいじん）３には、各種重金属類が含まれており、最終埋立処分場へ送給される前に重金属類溶出防止処理がなされる必要がある。そのため、灰類３にはキレート剤などの重金属類溶出防止剤６と適量の水７とが添加されて、重金属類溶出防止処理がなされるべく、ベルトコンベア９などの搬送装置により重金属類溶出防止装置５に移送されるが、その途中の搬送ライン上で蛍光Ｘ線分析装置４により、灰類３中の重金属類の内、鉛含有量が直接測定される。これは、灰類３に含まれる重金属類の内、溶出されて排出基準値以上が検出されるのは、ほとんど鉛であるとの実情に基づき、鉛含有量を測定することが優先される。もっとも、被焼却物の種類によっては他の重金属も稀に排出基準値以上になる場合があるので、その場合を考慮して、少なくともカドミウム、銅、クロム、水銀、セレンについて、同時に測定することが好ましい。
【００２２】
蛍光Ｘ線分析装置４による測定は、従来技術による方法に比べて迅速な測定が可能であり、測定感度が高く、正確かつ迅速な測定結果が得られることが特徴である。しかも、鉛以外の重金属類を同時測定する場合も、その迅速性、正確性はほとんど変わらない。通常、数秒〜数十秒程度で測定できる。
【００２３】
蛍光Ｘ線分析装置４による測定結果に基づき、重金属類溶出防止装置５において適正な量のキレート剤を投入するには、蛍光Ｘ線分析装置４による測定値（カウント数）と灰類中の各重金属類の含有量との関係を予め測定して検量線を作成すると共に、重金属類とキレート剤との相関関係を予め求めておき、そのデータを制御装置８に入力しておく等により、制御装置８から重金属類溶出防止装置５に適正なキレート剤投入量を指示する。つまり、灰類中の重金属類含有量を測定することにより、重金属類溶出防止装置５でのキレート剤使用量と加える水量をコントロールするようになっている。蛍光Ｘ線分析装置４により得られた測定結果が送信された制御装置８は、その測定結果に応じたキレート剤と水の適正量をタイミングよく投入するように、重金属類溶出防止装置５に指示するのである。
【００２４】
このように、本重金属類溶出防止システムは、必要以上のキレート剤や不適量の水を添加することを防止できて、常に適切な重金属類溶出防止処理ができると共に、高価なキレート剤の無駄な使用を回避でき、処理コストを確実に低減できることになる。
【００２５】
そして、重金属類溶出防止装置５により処理された灰類は、最終処分場へと搬送され埋め立て処分される。
【００２６】
次に、蛍光Ｘ線分析装置４により灰類３から重金属類を測定する方法につき、図２、３を参照して、より詳しく説明する。
【００２７】
図２より、バグフィルター２から排出された灰類３はベルトコンベア９に載置されて、重金属類溶出防止装置５に向けて搬送される。この搬送ライン途上に、蛍光Ｘ線分析装置４が配置されており、Ｘ線防護カバー４ｂで囲まれたＸ線照射口４ａが灰類３に近接して対向・配置されている。Ｘ線照射口４ａからＸ線を照射する場合、重金属類の所定濃度を検出する関係上、ベルトコンベア９上の灰類３と蛍光Ｘ線分析装置４のＸ線照射口４ａとを、通常、約十秒程度相対速度を停止することが好ましい。その間、搬送ラインを停止してもよいし、蛍光Ｘ線分析装置４のＸ線照射口４ａを搬送ラインの走行速度に同期させて移動させるようにしてもよい。
【００２８】
Ｘ線照射口４ａからＸ線を照射して測定するに際、測定精度を高めて安定した測定結果を得るためには、灰類３の表面を平滑にして測定することが好ましい。Ｘ線照射口４ａに対向する灰類３の表面を平滑にするためには、図３（ａ）、（ｂ）に示すような船型をした平滑化治具１０を用いることができる。すなわち、ベルトコンベア９上を移送される灰類３の上に、平滑化手段の１種である平滑化治具１０を載置して、搬送される灰類３の表面を平滑にし、Ｘ線照射距離を略一定にした後、Ｘ線照射を行い測定する。平滑化治具１０が、灰類３の上に載置されるようになっていると、ベルトコンベア９上の灰類３の高さが変化しても、平滑化治具１０はその変化に追随して、常時、灰類３が平滑になるように上下するので好ましい。
【００２９】
Ｘ線照射を行う場所は、平滑化治具１０の２本の脚部１０ａ間に形成される測定箇所１０ｂであり、測定箇所１０ｂにＸ線照射口４ａを降下させ、灰類３の表面に近接させる。測定箇所１０ｂは、平らに形成されている平滑化治具１０の底部１０ｃの作用により平らにされているので、精度の高い測定が安定して可能になる。測定は、１点のみならず、測定場所を移動させて数点につき行うことが好ましく、測定場所の移動は、平滑化治具１０と搬送ラインの走行速度との相対速度を停止させないようにして測定場所を移動させてもよいし、ベルトコンベア９上を横方向にわたり平滑化治具１０を移動させるようにしてもよく、あるいは両者の移動を組み合わせるようにしてもよい。もとより、平滑化治具１０の移動は、牽引治具などを用いて機械的・自動的に行ってもよく、手動で行ってもよい。
【００３０】
平滑化治具１０の材質は、金属製、セラミック製、樹脂製など種々のものを採用でき、特に限定されるものではないが、灰類３と接触して容易に損傷を受けることなく、しかもある程度の自重があって、搬送ライン上を走行する灰類３の表面を平滑にできるものであればよい。平滑化治具１０の底部は、付着した灰類を除去し易いように平滑度を高くすることが好ましい。平滑化治具１０の形状も、灰類３の表面を平らに均すことができて、蛍光Ｘ線分析装置４のＸ線照射口４ａを、平らにされた灰類３の表面に近接してＸ線を照射できるようになっておれば、図３に示す形状に限定されるものではない。
【００３１】
本実施形態は、このような平滑化治具１０を用いて測定を行うようにしているため、灰類３に特別な前処理を必要とすることなく、ｏｎ  ｔｉｍｅで迅速に灰類中の重金属類を測定できることになる。
【００３２】
蛍光Ｘ線分析装置のＸ線照射口４ａを、図３（ｂ）のように配置して測定する場合、コンベア上を搬送される灰類３に接触させる程度に近接・配置されており、Ｘ線の照射条件は、管電圧４０ｋＶ以下、管電流１ｍＡ以下といった、従来行われている方法より微弱な管電圧・管電流で精度よく測定できる。したがって、Ｘ線照射口４ａの近くでも漏洩Ｘ線は極めて少なく、通常はＸ線照射口４ａの周囲に防護カバーを必要としないが、内部状況を視認可能な透明なアクリル樹脂製などの防護カバー４ｂを設けてもよい。
【００３３】
また、各焼却処理場により、灰類中に含まれる水分量、重金属類の存在形態（例えば、鉛の場合は酸化鉛や塩化鉛など）、他の重金属の存在の有無や量などにより、鉛含有率とキレート剤の必要量は変化することがあり、これらについて予め相関関係を得ておき、これらの関係から、随時、キレート剤投入量を補正するようにしてもよい。
【００３４】
灰類３に水分が多量に含まれている場合、蛍光Ｘ線分析装置４での測定値は幾分低くなり易く、測定結果に影響を与えることがある。そのため、予め含まれる水分量の影響による測定結果の変動を求めておき、そのデータを制御装置８に入力しておくと共に、搬送ライン上を搬送される灰類中の水分を別に測定し、その結果に基づいて測定結果を補正するようにしてもよい。特に、灰類３が塩化カルシウムなど潮解性を有する成分が多くなっていると、水分を吸収し易くなり、処理までの時間経過が長い場合には、補正することが望ましい。
【実施例】
【００３５】
溶融飛灰中に鉛濃度が０．１〜１０重量％である試料につき、可搬型蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定時間約１０秒にて測定した結果を図４に示す。可搬型蛍光Ｘ線分析装置としては、アワーズテック社製のＯＵＲＳＴＥＸ  １１０（商品名）を用いると共に、管電圧３５ｋＶ、管電流０．１ｍＡの測定条件で測定した。
【００３６】
図４より、本実施例で用いた条件によって灰類中の鉛濃度を精度よく測定できることがわかる。
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、鉛含有物として鉛含有量の比較的多い溶融飛灰を用いた例を示したが、鉛含有物としてはこれに限定されるものではなく、その他の各種廃棄物、焼却灰などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る重金属類溶出防止システムにおける処理工程を表すフローチャート
【図２】蛍光Ｘ線分析装置により灰類中の重金属類を測定する方法を説明する概念図
【図３】平滑化手段の使用状態を説明する図（ａ）底面図（ｂ）正面図
【図４】灰類中に鉛濃度と蛍光Ｘ線分析装置による測定結果との関係を示す図
【符号の説明】
【００３８】
３        灰類
４        蛍光Ｘ線分析装置
５        重金属類溶出防止装置
８        制御装置
９        搬送装置
１０      平滑化手段
【図１】
2005118733.tif 000003
【図２】
2005118733.tif 000004
【図３】
2005118733.tif 000005
【図４】
2005118733.tif 000006