(57)【要約】【課題】  重金属類、特に砒素、セレンを含む汚染媒体から、重金属類、特に砒素、セレンの溶出を効率的に抑制することができる重金属類の処理剤及びかかる処理剤を用いた汚染媒体の重金属類溶出抑制方法を提供する。【解決手段】  本発明の一態様は、消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
【請求項２】
消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤と、銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
【請求項３】
消石灰と、粉末還元剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
【請求項４】
消石灰と、アパタイト類又はリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）のいずれかを含む粉末薬剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
【請求項５】
消石灰と、鉄又は鉄化合物を主成分とする脱硫剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
【請求項６】
更に鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤を汚染媒体に添加する請求項３〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
更に銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩を汚染媒体に添加する請求項３〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤との組み合わせにより構成される汚染媒体の処理剤。
【請求項９】
更に、銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩との組み合わせにより構成される請求項８に記載の汚染媒体の処理剤。
【請求項１０】
消石灰と、粉末還元剤との組み合わせにより構成される汚染媒体の処理剤。
【請求項１１】
消石灰と、アパタイト類又はリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）のいずれかを含む粉末薬剤との組み合わせにより構成される汚染媒体の処理剤。
【請求項１２】
消石灰と、鉄又は鉄化合物を主成分とする脱硫剤との組み合わせにより構成される汚染媒体の処理剤。
【請求項１３】
更に鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤との組み合わせにより構成される請求項１０〜１２のいずれかに記載の汚染媒体の処理剤。
【請求項１４】
更に銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩との組み合わせにより構成される請求項１０〜１３のいずれかに記載の汚染媒体の処理剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類を含有する汚染媒体からの重金属類の溶出防止に用いることのできる薬剤、並びにかかる薬剤を用いた汚染媒体の処理方法に関する。本発明によれば、一般廃棄物、産業廃棄物、下水汚泥などの焼却処理によって排出される焼却飛灰、並びに一般廃棄物、産業廃棄物、下水汚泥などの溶融処理によって排出される溶融飛灰などのような、砒素、セレン、鉛、カドミウム、クロム、水銀等の有害な重金属類を高濃度に含有する汚染媒体からのこれら重金属類の溶出を抑制することができる。本発明は、特に、上記の汚染媒体からのセレン及び砒素の溶出を防止するのに効果的である。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物、産業廃棄物、下水処理場の汚泥、し尿処理場の汚泥などの処理においては、減量の観点から、焼却処理が不可欠である。また、近年、更なる減容化、並びに溶融スラグの建設資材や路盤材などへの有効利用の観点から、これら汚泥の溶融処理が積極的に行われている。
【０００３】
上記の各種廃棄物及び各種汚泥の焼却処理からは焼却飛灰が、また各種廃棄物及び各種汚泥の溶融処理からは溶融飛灰が発生する。これらの焼却飛灰及び溶融飛灰には、焼却又は溶融処理の際に揮発した砒素、セレン、鉛、カドミウム、クロム、水銀等の人体に有害な重金属類が高濃度に含まれている。したがってこれらの重金属類を含む焼却飛灰や溶融飛灰をそのまま埋立処理すると、雨水等の環境水と接触した際に重金属が溶出し、土壌や地下水、河川、海水等を汚染し、人体及び環境に有害な影響を与える。
【０００４】
このため、焼却飛灰、溶融飛灰などの煤塵は、特別管理産業廃棄物に指定されており、次のような重金属類の不溶化処理（溶出防止処理）を施した上で廃棄することが義務付けられている（金属等を含む産業廃棄物に係る判定基準を定める省令：総理府令第５号）。
【０００５】
(1) 焼却飛灰、溶融飛灰を酸その他の溶媒によって処理して重金属類を安定化する方法。
(2) 焼却飛灰、溶融飛灰を溶融固化する方法。
(3) 焼却飛灰、溶融飛灰をセメントで固化する方法。
(4) 焼却飛灰、溶融飛灰を薬剤で処理する方法。
【０００６】
上記の方法のうち、近年実用化されているのは(3)及び(4)の方法である。特に、(4)の薬剤処理方法として、ジチオカルバミン酸塩をはじめとするキレート剤によって、鉛、カドミウム、水銀などの重金属類を不溶化処理する方法が提案されている（特許文献１、２）。また、無機系の重金属類溶出防止剤としては、リン酸系の重金属固定化剤と、鉄化合物と、カルシウム化合物及び／又はマグネシウム化合物とを含有する重金属固定化剤組成物（特許文献３）や、石灰、硫酸第一鉄を焼却飛灰、溶融飛灰に添加する方法（特許文献４）が提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記の従来方法には以下のような問題点があった。
(1) セメント固化法では、ｐＨが高いと鉛が溶出しやすくなるので、重金属類の溶出防止対策としては不十分である。また、セメントを添加するので、廃棄物の減容化が不十分となる。
【０００８】
(2) キレート薬剤を用いる薬剤処理法では、鉛、カドミウム、水銀などのように、水溶液中で陽イオンの形態で存在する重金属類を不溶化することはできる。しかしながら、砒素は水中で砒酸イオン、亜砒酸イオン、セレンはセレン酸イオン、亜セレン酸イオンの陰イオンの形態で存在するので、ジチオカルバミン酸塩などのキレート剤単独で不溶化することは困難である。
【０００９】
(3) 汚染媒体のｐＨやアルカリ度などの性状によって、砒素、セレン、鉛、カドミウム、水銀、クロムなどの重金属類を、キレート剤単独では不溶化することができない。
そこで、特許文献５では、焼却飛灰などの汚染媒体に消石灰を混合した後、水と混練する重金属類溶出防止方法が提案されており、キレート剤では処理が困難であった砒素、セレンなどを処理することが可能になっている。しかしながら、この方法では、消石灰を添加した後の汚染媒体のｐＨによって、処理が不十分になる場合があった。また、消石灰のみの添加でセレンの溶出濃度を埋立基準値未満まで抑制することが困難な場合があり、セレンの溶出抑制に関する検討が十分ではなかった。更に、セレンには４価と６価とが存在するが、特に６価のセレンの溶出抑制処理は困難であった。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−３３２４７５号公報
【特許文献２】特開昭５７−１０７２９８号公報
【特許文献３】特開平１１−３００３１３号公報
【特許文献４】特開昭５４−６０７７３号公報
【特許文献５】特開２００３−１８１４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の従来法の問題点を解決し、重金属類、特に砒素、セレンを含む汚染媒体から、重金属類、特に砒素、セレンの溶出を効率的に抑制することができる重金属類の処理剤及びかかる処理剤を用いた汚染媒体の重金属類溶出抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、上記の課題を解決する手段として、消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする汚染媒体の処理方法を提供する。
【００１３】
本発明によって処理することのできる汚染媒体としては、一般廃棄物、産業廃棄物、下水処理場の汚泥、し尿処理場の汚泥などを焼却施設又は溶融施設で焼却処理又は溶融処理した際に排出される重金属類を含有した排ガス、焼却飛灰、溶融飛灰や、その他の各種焼却施設より発生する重金属類を含有した焼却主灰、重金属類を含有した汚泥、土壌等を挙げることができる。以下の説明においては、汚染媒体の代表例として焼却飛灰を例に挙げて説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
【００１４】
上記に記載の本発明の一態様にかかる方法では、汚染媒体に、消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを添加して混練する。
焼却飛灰には、水に溶解した際に酸性を呈する酸性飛灰と、アルカリ性を呈するアルカリ性飛灰とが存在する。一般に、煙道を通って集塵装置に捕集される飛灰単独では、飛灰中の塩素分の影響等によって酸性状態を呈する。しかしながら、通常の焼却炉の運転では、煙道を通って集塵装置に捕集される際に集塵機の保護や煤塵の剥離性を向上させるために消石灰が噴霧されるのが通常であり、したがって、集塵装置で捕集される飛灰はアルカリ性の場合が多い。
【００１５】
本発明によって酸性の焼却飛灰の重金属類溶出抑制処理を行うためには、焼却飛灰の重量に対して粉末状の消石灰を５〜２０重量％、より好ましくは８〜２０重量％添加することが好ましい。一方、アルカリ性の焼却飛灰の場合には、既に消石灰が含まれているために新たに消石灰を添加しなくても構わない場合もあるが、１〜５重量％添加することが好ましい。
【００１６】
汚染媒体に消石灰を添加することにより、砒素又はセレンの陰イオンを過剰のカルシウムイオンと反応させて、砒酸カルシウム、亜砒酸カルシウム、セレン酸カルシウム、亜セレン酸カルシウムなどの難溶性のカルシウム塩を生成させることににより、砒素、セレンの溶出抑制（不溶化）処理を行うことができる。
【００１７】
難溶性のカルシウム塩を生成する反応は次式によって示すことができる。
【式１】
【００１８】
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【００１９】
また、焼却飛灰に消石灰を添加することによって、焼却飛灰が酸性である場合であっても、焼却飛灰溶出液のｐＨを４〜４．５から６〜１２に上げることができ、これにより、砒素、セレン以外の鉛、カドミウムなどの重金属類の溶出を抑制することも可能になる。
【００２０】
上記に記載のように、汚染媒体を消石灰と混合することによって砒素、セレンや、更にカドミウム、鉛などの重金属類の溶出を抑制することができるが、埋立基準値を満足するには不十分な場合もある。したがって、本発明の第１の態様においては、汚染媒体に対して、消石灰と、更に鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを添加して混練を行うことにより、汚染媒体の重金属類溶出抑制処理が確実に施される。
【００２１】
この目的で用いることのできる鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤としては、ポリ硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、水酸化第一鉄、水酸化第二鉄、オキシ水酸化鉄などを挙げることができる。
【００２２】
鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤には、２価の鉄イオンを含む薬剤と、３価の鉄イオンを含む薬剤とがあり、いずれも砒素、セレンの捕集能力を有しているが、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄など３価の鉄イオンを含む薬剤の方が、砒素を含む砒酸イオンや亜砒酸イオン、セレンを含むセレン酸イオンや亜セレン酸イオンとの反応で生成する生成物の水中での溶解度が小さく、確実に砒素、セレンの溶出を抑制することができるので、より好ましい。特に、ポリ硫酸第二鉄は、廃水処理などの固液分離で用いられる無機系の凝集剤としても用いられているため、凝集作用の効果も働いて、より確実に砒素やセレンをはじめとする重金属類の溶出を抑制することができる。
【００２３】
３価の鉄イオンによって砒素又はセレンの難溶性の塩を生成する反応は、次式によって示すことができる。
【式２】
【００２４】
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【００２５】
なお、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤の大部分は酸性であり、過剰に添加するとｐＨの低下を招き、不溶化していたカドミウムなどの重金属類が溶出しやすくなってしまう。また、過剰の添加は、処理物増加の面からも好ましくない。
【００２６】
以上の点を考慮すると、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄などの３価の鉄イオンを含む重金属類溶出抑制剤を使用する場合の添加量は、処理する焼却飛灰の重量を基準として０．１重量％以上、好ましくは１〜３０重量％であることが好ましい。また、硫酸第一鉄、塩化第一鉄などの２価の鉄イオンを含む重金属類溶出抑制剤を使用する場合の添加量は、処理する焼却飛灰の重量を基準として１重量％以上、好ましくは５〜３０重量％であることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の他の態様によれば、汚染媒体に対して、消石灰及び鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤に更に加えて、銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩を添加して、混練処理する方法が提供される。
【００２８】
上記に説明したように、汚染媒体に対して、消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを添加して混練することによって重金属類の溶出を抑制することが可能であるが、更に上記の各種水溶性金属化合物を添加することにより、重金属類の溶出をより確実に抑制することができる。銀は、亜砒酸イオン、砒酸イオン、亜セレン酸イオン、セレン酸イオンと水に難溶性の塩を形成する。バリウムは、亜セレン酸イオン、セレン酸イオンと水に難溶性の塩を形成する。ベリリウムは、亜セレン酸イオンと水に難溶性の塩を形成する。以下、同様に、セリウムは亜セレン酸イオンと、コバルトは亜砒酸イオン、砒酸イオン、亜砒酸イオンと、銅は砒酸イオンと、マグネシウムは砒酸イオン、亜セレン酸イオンと、マンガンは亜セレン酸イオンと、ニッケルは亜セレン酸イオンと、ストロンチウムは砒酸イオン、亜セレン酸イオン、セレン酸イオンと、亜鉛は亜砒酸イオン、砒酸イオン、亜セレン酸イオンと、それぞれ水に難溶性の塩を形成する。したがって、砒素やセレンの溶出抑制処理をより確実に行いたい場合には、上記の金属の水溶性化合物（塩、塩化物、水酸化物又は酸化物）を更に添加することが好ましい。
【００２９】
なお、これらの金属の水溶性化合物は、少量の添加でも効果が大きく、逆に多量に添加すると、薬剤によるコストが大きくなってしまう。したがって、これらの水溶性金属化合物を使用する場合には、その添加率は、汚染媒体の重量を基準として、濃度１０重量％の水溶液又はスラリーを０．５重量％以上、好ましくは１〜１０重量％とすることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の他の態様によれば、消石灰と、粉末還元剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法が提供される。セレンが消石灰及び鉄化合物と反応して難溶性の沈殿を生成する反応については上記に説明したが、６価のセレンを有するセレン酸は、式(4)及び式(8)の反応によってセレン酸塩を生成するが、生成した塩の難溶性は十分ではなく、６価セレンに起因する若干の溶出が確認される場合がある。
【００３１】
そこで、上記本発明の他の態様によれば、汚染媒体に粉末還元剤を添加することによって、難溶性の塩を生成しにくい６価のセレンを還元して、難溶性の塩を生成しやすい４価のセレンにすることができる。このように粉末還元剤によって４価のセレンに還元された後、同時に添加している消石灰と反応することによって難溶性の塩を生成し、これによってセレンの溶出をより確実に行うことができる。
【００３２】
この目的で使用することのできる粉末還元剤としては、コークス、石炭、活性炭などの炭化物、硫化アンモニウム、ポリ硫化アンモニウムなどの硫化物、亜硫酸ナトリウムなどの亜硫酸塩、硫酸第一鉄などの鉄化合物などを挙げることができる。この中で、原料調達のしやすさ、価格等を考慮すると、コークス、石炭、活性炭などの炭化物、ポリ硫化アンモニウムなどの硫化物を好ましく用いることができる。
【００３３】
上記の態様においては、汚染媒体に添加する粉末還元剤の量は、消石灰との重量比として、消石灰：粉末還元剤＝１：１〜２０：１が好ましい。消石灰の比率が少ないと砒素、セレンの除去効果が不十分になり、また粉末還元剤の比率が少ないと、６価セレンから４価セレンへの還元作用が不十分となる。また、汚染媒体への添加量としては、消石灰と粉末還元剤との合計重量で、汚染媒体の重量に対して１重量％以上、好ましくは５〜２０重量％とすることが好ましい。
【００３４】
なお、本発明の上記態様において、粉末還元剤として、硫酸第一鉄などの鉄化合物以外のものを使用する場合には、汚染媒体に対して、消石灰と、粉末還元剤と、更に上記で説明した鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを組み合わせて添加して混練してもよい。また、この場合には、更に、上記に記載した銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性化合物を組み合わせて汚染媒体に添加して混練してもよい。
【００３５】
更に、本発明の他の態様においては、消石灰と、ヒドロキシアパタイトなどのアパタイト類又はリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）のいずれかを含む粉末薬剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法が提供される。
【００３６】
ヒドロキシアパタイト：Ｃａ１０(ＰＯ４)６(ＯＨ)２に代表されるアパタイト類は、タンパク質、細菌、窒素化合物、アンモニア、アルデヒド類などを吸着する能力があり、クロマトグラフィー用の充填材や脱臭剤などとして使用されている。更に、ヒドロキシアパタイトは骨や歯の無機構成成分として知られており、また人工的に合成されたアパタイトは生体親和性がよいことから人工骨の材料としても検討されており、安全性の高い薬剤として使用することができる。また、リン酸マグネシウムアンモニウム：ＭｇＮＨ４ＰＯ４・６Ｈ２Ｏ：ＭＡＰも同様に吸着能力がある。本発明の上記態様は、消石灰による重金属類の不溶化と組み合わせて、上記のアパタイト類又はＭＡＰの吸着能力を利用して砒素やセレンなどの重金属類を吸着することによって、汚染媒体中の重金属類をより確実に除去することを特徴とする。
【００３７】
本発明の上記態様において用いるアパタイト類としては、天然品でも合成品でもよく、また結晶形でも無定形でもよい。使用形態は、粉末状や粒状、顆粒状など、特に限定されるものではない。粒径にも特に限定はないが、粒径が小さい方が反応性がよいので好ましい。また、本発明の上記態様において用いるＭＡＰとしては、化学製品として入手することのできるＭＡＰの他に、排水の処理時に発生する汚泥の嫌気性消化脱離液からリンやアンモニア性窒素を晶析反応を利用して除去するＭＡＰ造粒法によって生成されたものを用いることもできる。また、リン酸、マグネシウム塩、アンモニウム塩を水中で混合して反応させることによって生成したＭＡＰを用いることもできる。
【００３８】
上記の態様においては、汚染媒体に添加するアパタイト類又はＭＡＰを含む粉末薬剤の量は、消石灰との重量比として、消石灰：粉末薬剤＝１：５〜２０：１が好ましく、１：１〜１０：１がより好ましい。アパタイト類又はＭＡＰの量が少ないと、これらの粉末薬剤による重金属類の吸着効果が不十分になる。また、汚染媒体への添加量としては、ランニングコストや処理物の増加を考慮すると、消石灰と粉末薬剤との合計重量で、汚染媒体の重量に対して１重量％以上、好ましくは５〜２０重量％とすることが好ましい。
【００３９】
なお、本発明の上記態様において、汚染媒体に対して、消石灰と、アパタイト類又はＭＡＰを含む粉末薬剤と、更に上記で説明した鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを組み合わせて添加して混練してもよい。また、この場合には、更に、上記に記載した銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性化合物を組み合わせて汚染媒体に添加して混練してもよい。
【００４０】
更に、本発明の他の態様によれば、消石灰と、鉄又は鉄化合物を主成分とする脱硫剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法が提供される。
【００４１】
脱硫剤は、ガス中に含まれる硫化水素を除去する薬剤として用いられており、酸化鉄粉を主成分としたダライ粉と呼ばれる鋳鉄研削屑、黄土や天然水酸化鉄を担体としてこの上に酸化鉄を配したものなど、酸化鉄系の脱硫剤が広く用いられている。このような鉄系の脱硫剤には、Ｆｅ２Ｏ３の他に、Ｆｅ、ＦｅＯ、Ｆｅ３Ｏ４などの鉄又は鉄化合物が多く含まれており、これらが砒素やセレンと反応して難溶性塩を形成するので、砒素やセレンを不溶化させることができる。
【００４２】
なお、本発明の上記態様において使用することのできる脱硫剤としては、上記に記載した鋳鉄研削屑、黄土や天然水酸化鉄を担体としてこの上に酸化鉄を配した脱硫剤などを用いることができ、またガス中の硫化水素を除去する脱硫剤として使用した使用済の脱硫剤を乾燥、粉砕して、本発明において消石灰と組み合わせて使用することもできる。なお、鉄系脱硫剤を汚染媒体に添加する際には、脱硫剤と重金属類との反応性を考慮し、脱硫剤を細かく粉砕してから添加することが好ましい。
【００４３】
上記の態様においては、汚染媒体に添加する鉄系脱硫剤の量は、消石灰との重量比として、消石灰：鉄系脱硫剤＝１：１〜２０：１が好ましい。鉄系脱硫剤の量が少ないと、砒素、セレンの除去効果が不十分である。また、汚染媒体への添加量としては、ランニングコストや処理物の増加を考慮すると、消石灰と鉄系脱硫剤との合計重量で、汚染媒体の重量に対して１重量％以上、好ましくは５〜２０重量％とすることが好ましい。
【００４４】
なお、本発明の上記態様において、汚染媒体に対して、消石灰と、鉄系脱硫剤と、更に上記で説明した鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを組み合わせて添加して混練してもよい。また、この場合には、更に、上記に記載した銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性化合物を組み合わせて汚染媒体に添加して混練してもよい。
【００４５】
焼却炉又は溶融炉を備えた廃棄物等の処理施設は、一般に図１に示すような構成になっている。図１では、焼却炉を備えた焼却施設を例として挙げているが、溶融炉を備えた溶融施設も一般に同様の構成を有する。図１において、１は焼却炉、２はガス冷却塔、５は集塵装置、６はＩＤＦ（誘引ファン）、７は煙突、８は灰ホッパー、１０は混練成形機である。溶融炉を備えた溶融施設の場合には１は溶融炉である。
【００４６】
焼却炉１から排出される排ガスは、ガス冷却塔２によって冷却された後、煙道４を通って集塵装置５に送られ、そこで集塵処理されて、焼却飛灰が排ガスから分離される。集塵装置５としては、バグフィルタや電気集塵器等の当該技術において公知の集塵装置を用いることができる。集塵装置５において分離された焼却飛灰は、灰ホッパー８に送られ、混練成形機１０で、添加水ホッパー１２から水を加えて混練成形された後、外部に廃棄されるか、或いは更なる後段の処理（例えば重金属処理工程）に送られる。一方、集塵装置５において焼却飛灰が分離除去された排ガスは、ＩＤＦ（Induced Draft Fan:誘引送風機）６及び煙突７を通して系外に放出される。
【００４７】
本発明によれば、汚染媒体、即ち図１に示す形態においては焼却飛灰に、消石灰と、上記に説明した鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤（鉄系重金属類溶出抑制剤）、銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩（水溶性金属化合物）、粉末還元剤、アパタイト類又はリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）のいずれかを含む粉末薬剤（粉末薬剤）、鉄又は鉄化合物を主成分とする脱硫剤（鉄系脱硫剤）、或いはこれらの組み合わせを焼却飛灰に添加して混練することによって、重金属類、特に砒素及びセレンの溶出抑制処理（不溶化処理）を行う。これらの薬剤を焼却飛灰に添加する場所は、液体の薬剤の場合（鉄系重金属類溶出抑制剤及び水溶性金属化合物）には、液体薬剤ホッパー１１から混練成形機１０に薬剤を注入することによって、焼却飛灰に薬剤を添加することができる。また、固体（粉末又は顆粒状）の薬剤の場合（消石灰、粉末還元剤、粉末薬剤、鉄系脱硫剤）には、(1)粉末薬剤ホッパー３から煙道４に添加する；(2)灰ホッパー８に粉末薬剤ホッパー９を接続して、灰ホッパー８に添加する；(3)混練機への添加水ホッパー１２に添加してスラリー状にして混練成形機１０に添加することができる。なお、粉末還元剤を焼却飛灰に添加する場合には、粉末還元剤はセレンの還元を行う目的で添加されるので、この反応を効率よく進行させるためには高温条件下で添加することが好ましく、即ち粉末薬剤ホッパー３から煙道に添加することが好ましい。
【００４８】
上記の説明から明らかなように、本発明においては、汚染媒体に添加する各成分は、混合状態で添加しても或いは別々に添加してもよく、更には同じ場所で添加しても或いはそれぞれ異なる場所で添加してもよく、いずれの形態も本発明の範囲内に含まれる。
また、本発明の他の態様は、上記に説明した汚染媒体の処理に使用される汚染媒体処理剤に関する。
【００４９】
本発明の各種形態は以下の通りである。
１．消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
２．消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤と、銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
【００５０】
３．消石灰と、粉末還元剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
４．消石灰と、アパタイト類又はリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）のいずれかを含む粉末薬剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
【００５１】
５．消石灰と、鉄又は鉄化合物を主成分とする脱硫剤とを汚染媒体に添加して混練処理を行うことを特徴とする重金属類を含む汚染媒体の処理方法。
６．更に鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤を汚染媒体に添加する上記第３項〜第５項のいずれかに記載の方法。
【００５２】
７．更に銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩を汚染媒体に添加する上記第３項〜第６項のいずれかに記載の方法。
８．消石灰と、鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤との組み合わせにより構成される汚染媒体の処理剤。
【００５３】
９．更に、銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩との組み合わせにより構成される上記第８項に記載の汚染媒体の処理剤。
１０．消石灰と、粉末還元剤との組み合わせにより構成される汚染媒体の処理剤。
【００５４】
１１．消石灰と、アパタイト類又はリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）のいずれかを含む粉末薬剤との組み合わせにより構成される汚染媒体の処理剤。
１２．消石灰と、鉄又は鉄化合物を主成分とする脱硫剤との組み合わせにより構成される汚染媒体の処理剤。
【００５５】
１３．更に鉄化合物を主成分とする重金属類溶出抑制剤との組み合わせにより構成される上記第１０項〜第１２項のいずれかに記載の汚染媒体の処理剤。
１４．更に銀、バリウム、ベリリウム、セリウム、コバルト、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケル、ストロンチウム、亜鉛の少なくとも一つの水溶性の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物又はアンモニウム塩との組み合わせにより構成される上記第１０項〜第１３項のいずれかに記載の汚染媒体の処理剤。
【００５６】
なお、上述の記載から明らかなように、本発明にかかる処理剤は、各構成成分が混合されている必要はなく、本発明にかかる処理剤の各構成成分を別々に処理対象物に添加するように構成されていてもよく、かかる形態も本発明の範囲内に含まれる。
【実施例】
【００５７】
以下の実施例により本発明をより具体的に説明する。以下の実施例は本発明の好ましい態様の例示であり、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
以下の実施例において、汚染媒体試料として、下水汚泥溶融施設から採取した溶融飛灰を用いた。汚染媒体試料（下水汚泥溶融飛灰）５０gに蒸留水５００mLを加え、環境庁告示第１３号に基づいて重金属類の溶出試験を行った。試験により得られた重金属類溶出濃度の結果、及び埋立基準値を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2005288378.tif 000005
【００５９】
実施例１
汚染媒体試料１００gに、汚染媒体の重量基準で、消石灰１０重量％、ポリ硫酸第二鉄１０重量％、加湿水２０重量％を加えて混練し、１日間養生した。試料をビーカーに５０gとり、蒸留水５００mLを加え、環境庁告示第１３号に基づいて重金属類の溶出試験を行った。重金属類の溶出試験結果及び処理後の汚染媒体のｐＨを表２に示す。
【００６０】
実施例２，３、比較例１〜３
実施例１と同様に試験を行った。但し、汚染媒体に添加する各薬剤の種類及び添加量（汚染媒体の重量基準）は下記のようにした。
−実施例２：消石灰を１０重量％、ポリ硫酸第二鉄５重量％、塩化コバルト５％水溶液を５重量％添加した。
−実施例３：消石灰を１０重量％、ポリ硫酸第二鉄を１０重量％、塩化コバルト５％水溶液を５重量％添加した。
−比較例１：ポリ硫酸第二鉄を１０重量％添加した。
−比較例２：ポリ硫酸第二鉄を１０重量％、塩化コバルト１０％水溶液を５重量％添加した。
−比較例３：消石灰を１０重量％、塩化コバルト１０％水溶液を５重量％添加した。
【００６１】
重金属類の溶出試験結果及び処理後の汚染媒体のｐＨを表２に示す。
表２より、比較例では、鉛、カドミウム、砒素、セレンのうちのいずれかの溶出濃度が埋立基準値を満たさなかった。一方、本発明の実施例１〜３においては、いずれの重金属に関しても溶出濃度は埋立基準値を満たしていた。
【００６２】
【表２】
2005288378.tif 000006
【００６３】
実施例４〜９、比較例４〜８
下記に示す薬剤を用いて実施例１と同様の試験を行った。添加量は汚染媒体の重量基準である。
−実施例４：消石灰：コークス粉末（粉末還元剤）＝９：１（重量比）の混合薬剤を１０重量％添加した。
−実施例５：消石灰：コークス粉末（粉末還元剤）＝９：１（重量比）の混合薬剤を１０重量％、ポリ硫酸第二鉄を５重量％添加した。
−実施例６：消石灰：ヒドロキシアパタイト＝９：１（重量比）の混合薬剤を１０重量％添加した。
−実施例７：消石灰：ヒドロキシアパタイト＝９：１（重量比）の混合薬剤を１０重量％、ポリ硫酸第二鉄を５重量％添加した。
−実施例８：消石灰：ダライ粉（鉄系脱硫剤）＝９：１（重量比）の混合薬剤を１０重量％添加した。
−実施例９：消石灰：ダライ粉（鉄系脱硫剤）＝９：１（重量比）の混合薬剤を１０重量％、ポリ硫酸第二鉄を５重量％添加した。
−比較例４：消石灰を１０重量％添加した。
−比較例５：コークス粉末（粉末還元剤）を１０重量％添加した。
−比較例６：ヒドロキシアパタイトを１０重量％添加した。
−比較例７：ダライ粉（鉄系脱硫剤）を１０重量％添加した。
−比較例８：コークス粉末（粉末還元剤）を１０重量％、ポリ硫酸第二鉄を５重量％添加した。
【００６４】
重金属類の溶出試験結果及び処理後の汚染媒体のｐＨを表３に示す。
表３より、本発明の実施例においては、セレン及び砒素のいずれに関しても溶出濃度は埋立基準値を満たしていた。
【００６５】
【表３】
2005288378.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、各種焼却施設から排出される焼却飛灰や各種溶融施設から排出される溶融飛灰などの重金属類を含む汚染媒体からの重金属類の溶出を抑制することができ、特に、従来法では溶出抑制が難しかったセレン、特に６価のセレン、並びに砒素に関しても確実に溶出抑制処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】一般的な焼却施設において本発明を適用する場合のフローを示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  焼却炉
２  ガス冷却塔
３  粉末薬剤ホッパー
４  煙道
５  集塵装置
６  ＩＤＦ（誘引ファン）
７  煙突
８  灰ホッパー
９  粉末薬剤ホッパー
１０  混練成形機
１１  液体薬剤ホッパー
１２  添加水ホッパー
【図１】
2005288378.tif 000008