(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を含有するフミン質溶液を、乾燥したコンクリート砕砂２０〜５０重量部、乾燥した高炉水滓５０〜８０重量部及び二水換算による乾燥した石膏２〜５重量部を粉砕、混合することによって得られた再生セメントに混合し、この再生セメントを固化させることを特徴とするダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を再生セメントの固化により得られるセメント硬化体内に封じ込めるダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、企業や家庭から排出される生ゴミや有機産業廃棄物は、これらゴミを収集した地域のゴミ焼却炉にて焼却処分されている。そして、上記有機産業廃棄物には、ポリ塩化ビニル等の塩素を含む合成樹脂類が混在していることから、焼却過程において化学反応が生じて猛毒のダイオキシン類が生成することが知られている。更に、産業廃棄物には鉛や六価クロム等の重金属が多く含まれている。
【０００３】
又、上記ゴミ焼却炉は、一定期間毎に焼却炉の清掃が行われる。この清掃は、焼却炉内の焼却灰を除去するとともに、焼却炉内を水洗いすることにより行われる。
【０００４】
しかしながら、上記焼却炉内の焼却灰や焼却炉の清掃に用いられた後の焼却灰が分散した状態の排水にはダイオキシン類や重金属が含まれていることから、これらの処理が問題となっていた。
【０００５】
一方、コンクリート構造物は、一定期間が経過すると、その耐久性の問題から或いは別の構造物を新たに建築するために取り壊されることがあるが、この際、コンクリート構造物の解体取り壊しによって発生するコンクリート廃棄物の処理が社会問題化している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コンクリート構造物の解体取り壊しやブロック等の二次製品から発生するコンクリート廃棄物を有効利用して、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を効果的に封じ込め処理することができるダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰の処理方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰の処理方法は、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を含有するフミン質溶液を、乾燥したコンクリート砕砂２０〜５０重量部、乾燥した高炉水滓５０〜８０重量部及び二水換算による乾燥した石膏２〜５重量部を粉砕、混合することによって得られた再生セメントに混合し、この再生セメントを固化させることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明のダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰の処理方法は、再生セメントを用いてダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰をセメント硬化体内に封じ込め処理するものであるが、上記再生セメントは、コンクリート構造物の解体取り壊しやブロック等の二次製品等から発生するコンクリート廃棄物を原料にして製造されたものであり、環境面において優れたものである。
【０００９】
一方、上記再生セメントを固化して得られたセメント硬化体は、その空隙の大きさが普通セメントを固化して得られたセメント硬化体の空隙に比して大きい。
【００１０】
そこで、本発明のダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰の処理方法では、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を高分子化合物であって凝集剤としての作用を有するフミン質によって凝集させて大きな粒子に成長させることによりセメント硬化体内に確実に封じ込め、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰がセメント硬化体の空隙を通じてセメント硬化外に溶出するのを防止している。
【００１１】
しかも、上記フミン質は、分子量が数千以上の色素成分であって芳香環を基本構造とする高分子有機酸であり、親油性をも有していることから、上記焼却灰の表面に吸着したダイオキシン類は、上記フミン質に対して高い親和性を有し、よって、フミン質により凝集させられた焼却灰の表面に吸着しているダイオキシン類は、焼却灰を凝集させているフミン質との間の高い親和力によって焼却灰から遊離するのを確実に防止させられており、セメント硬化体内において焼却灰と共に確実に封じ込められてセメント硬化体外に溶出するのを防止している。
【００１２】
一方、鉛や六価クロム等の重金属は酸性或いはアルカリ性が強くなる程、溶出し易くなる。又、上記再生セメントは、原料コンクリートに由来する成分が多く含まれていることからＣａＯが少なく不溶残分が多くなっており、上記再生セメントを固化させて形成されるセメント硬化体は、普通セメントを固化させて形成されるセメント硬化体に比較して低ｐＨを示す。しかも、上記フミン質は、それが有するカルボキシル基、ヒドロキシル基、ニトロソ基等の官能基において重金属と錯体を形成するものと考えられる。
【００１３】
従って、重金属は、上記再生セメントを用いることによるセメント硬化体の低ｐＨ化に加えて上記フミン質との錯体化も相まってセメント硬化体外に溶出するのを防止され、セメント硬化体内に封じ込められる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰の処理方法は、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を含有するフミン質溶液を、乾燥したコンクリート砕砂２０〜５０重量部、乾燥した高炉水滓５０〜８０重量部及び二水換算による乾燥した石膏２〜５重量部を粉砕、混合することによって得られた再生セメントに混合し、この再生セメントを固化させることを特徴とする。
【００１５】
上記ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰とは、例えば、各地域のゴミ焼却炉においてゴミを焼却して発生する焼却灰が挙げられ、この焼却灰の表面にはポリ塩化ビニル等の塩素を含む合成樹脂を燃焼させた時に発生するポリ塩化ジペンゾパラジオキシン、ポリ塩化ジペンゾフラン、コプラナーＰＣＢ等のダイオキシン類が吸着しているとともに、焼却灰には鉛や六価クロム等の重金属が含有されている。
【００１６】
又、フミン質溶液は、水中にフミン質を溶解させてなるものである。このフミン質とは、植物体の分解と腐植化に伴う各種の生物的、非生物的なプロセスによって合成された高分子有機物であり、複雑な化学構造を持ち、非晶質であること、分解に対する抵抗性を持つこと、暗色を呈すること、酸としての性質を持つこと等の特徴を有する。
【００１７】
詳細には、上記フミン質は、酸及びアルカリへの溶解性によって区別されたフルボ酸、腐植酸（フミン酸）、ヒューミンの他に、有機溶媒で抽出されないケロジェンを含む。
【００１８】
上記フルボ酸は、土壌や堆積物からアルカリによって抽出される有機物又は水質中に溶存する有機物のうち、酸性（ｐＨ＝１）にしても沈殿しないものであり、具体的には、カルボキシル基に富んだ腐植物質や、分子量の大きな多糖類、配糖体、フェノール性物質等の多様な物質の混合物である。
【００１９】
そして、上記腐植酸は、土壌、湖底・海底堆積物、堆積岩等からアルカリによって抽出され、酸によって沈殿する赤褐色又は暗褐色の有機物であり、カルボキシル基やフェノール性水酸基によって酸としての性質を示し、重量平均分子量が数万から数十万の多分散性の高分子である。又、上記ヒューミンは、アルカリ性溶媒で土壌から抽出できない有機物である。
【００２０】
上記処理方法において用いられるフミン質溶液は、具体的には、広葉樹の枯れ葉を水に浸漬させた後、この水を必要に応じて濾過することにより得ることができる。
【００２１】
又、上記フミン質溶液のフミン質濃度、即ち、上記フミン質溶液の有機炭素濃度（ＴＯＣ）は、低いと、上記焼却灰の凝集効果が低く、焼却灰を効果的に凝集させることができないことがあるので、２０ｍｇＣ／ｌ以上が好ましく、２５〜１００ｍｇＣ／ｌがより好ましい。
【００２２】
そして、上記ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を含有するフミン質溶液は、例えば、焼却炉を清掃する際に排水が生じるが、この排水中には焼却灰が含有されており、この排水中に上記フミン質溶液を添加するか、或いは、焼却炉で発生した焼却灰をフミン質溶液中に添加することによって得ることができる。
【００２３】
更に、上記フミン質溶液を混合させる上記再生セメントとは、コンクリート構造物を解体取り壊した際に発生するコンクリート廃棄物やブロック、ヒューム管、電柱等のセメント二次製品から発生するコンクリート廃棄物を原料の一つにして製造されたセメントをいい、従来から提供されているものが用いられる。
【００２４】
具体的には、上記再生セメントとしては、乾燥したコンクリート砕砂２０〜５０重量部、乾燥した高炉水滓５０〜８０重量部及び二水換算による乾燥した石膏２〜５重量部を粉砕、混合することによって得られた平均粉末度５０００〜８０００ｃｍ2 ／ｇの再生セメント等が挙げられる。
【００２５】
上記コンクリート砕砂とは、道路舗装、ビル、橋梁等のコンクリート構造物の解体取り壊しにより発生したコンクリート廃棄物や、ブロック、ヒューム管、電柱等のセメント二次製品のコンクリート廃棄物をインペラーブレーカー等の破砕機で破砕して得られたものであり、具体的には、コンクリート廃棄物中の細骨材が、例えば、砂岩等の珪酸質岩石鉱物である場合には、ＳｉＯ2 ３９〜４５重量％、ＣａＯ１２〜１７％、Ａｌ2 Ｏ3 １３〜１５重量％、ＭｇＯ４〜８重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 ７〜１０重量％、ＳＯ3 ０．２〜１．０重量％からなる。又、コンクリート砕砂の粒径は、５ｍｍ以下のものが好ましい。
【００２６】
又、上記高炉水滓とは、製鉄所の高炉で銑鉄を作る際に生ずるスラグであり、例えば、ＳｉＯ2 ３１〜３７重量％、ＣａＯ３８〜４４重量％、Ａｌ2 Ｏ3 １３〜１９重量％、ＭｇＯ３〜８重量％からなる。そして、上記石膏とは、無水、半水又は二水のうちの何れかの状態にある石膏をいう。
【００２７】
更に、上記ポルトランドセメントとは、混合セメント（高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等）によるものを除く、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等をいい、通常は普通ポルトランドセメントであればよい。
【００２８】
上記再生セメントの製造方法としては、先ず、水分が約０．５％以下に乾燥されたコンクリート砕砂、高炉水滓及び石膏をローラミル等の汎用の粉砕装置を用いて所定割合で混合、粉砕して製造することができる。
【００２９】
しかして、上記処理方法では、例えば、焼却炉内を洗浄することにより生じた排水、即ち、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰が分散した水を容器内に集水し、この容器内の水中に上記フミン質溶液を添加し両者が均一に混合するように攪拌してダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を含有するフミン質溶液を得る。
【００３０】
この時、上記フミン質は凝集剤となって、水中の焼却灰同士を集合させ大きな粒子に成長させる。そして、ダイオキシン類は、水中においてはその大部分が焼却灰に吸着した状態で存在しており、焼却灰が凝集して大きな粒子に成長した後も焼却灰表面に吸着した状態を維持する。
【００３１】
更に、上記フミン質は、芳香環を基本構造とする高分子有機酸であることから親油性をも有し、ダイオキシン類と優れた親和性を有する。従って、上記フミン質によって凝集させられた焼却灰に吸着しているダイオキシン類は、焼却灰に吸着したフミン質との親和力によって焼却灰から遊離するのを確実に防止されている。
【００３２】
又、非常に微細で水中に分散している焼却灰も、その表面に付着したダイオキシン類とフミン質との高い親和性によってフミン質により捕捉されて上記焼却灰はより大きな粒子に成長する。
【００３３】
一方、重金属も、焼却灰を凝集させている上記フミン質のカルボキシル基、ヒドロキシル基、ニトロソ基等の官能基と錯体を形成するものと思われる。
【００３４】
このように、フミン質溶液中の焼却灰はダイオキシン類及び重金属と共にフミン質によって凝集されて大きな粒子に成長しており、この大きな粒子に成長した焼却灰を含有するフミン質溶液を上記再生セメントに混合し、この再生セメントを固化させることによってセメント硬化体を形成し、このセメント硬化体内に焼却灰をダイオキシン類及び重金属と共に封じ込めるものである。
【００３５】
そして、上記セメント硬化体内に形成される空隙の大きさは、普通セメントを固化させて得られるセメント硬化体内に形成される空隙の約２倍程度の大きさであるが、上述の如く、焼却灰はフミン質によって凝集されて大きな粒子に成長させられていることから、上記セメント硬化体内の空隙を通じて外部に溶出するといったことはなく、焼却灰はダイオキシン類及び重金属と共にセメント硬化体内に確実に封じ込められる。
【００３６】
又、上記再生セメントは、原料コンクリートに由来する成分が多く含まれており、ＣａＯが少なく不溶残分が多くなっていることから、再生セメントを固化させて得られたセメント硬化体は、普通セメントを固化させて得られたセメント硬化体に比較して低ｐＨを示し、よって、アルカリ性が強い程、溶出し易い重金属は、上記フミン質との錯体化に加えて、普通セメントから形成されたコンクリート硬化体に比較して、上記再生セメントを用いることによるセメント硬化体の低ｐＨ化によってセメント硬化体内により確実に封じ込められる。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
ケヤキ等の落葉広葉樹の枯れ葉７０ｇを水４リットル中に１週間浸漬することによりフミン質溶液を得た。なお、フミン質溶液の有機炭素濃度は、有機炭素濃度測定器（島津製作所社製  商品名「ＴＯＣ５０００Ａ」）を用いて測定したところ、４０ｍｇＣ／ｌであった。
【００３８】
そして、ゴミ焼却場で発生した焼却灰２００ｇ（ダイオキシン類濃度：１．５ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ、鉛濃度：１５５０ｍｇ／ｋｇ）を上記フミン質溶液４リットル中に添加し、焼却灰同士をフミン質によって凝集させて大きな粒子に成長させた。
【００３９】
一方、ビルを解体取り壊した時に発生したコンクリート廃棄物をインペラーブレーカーによって破砕して粒径が５ｍｍ以下のコンクリート砕砂を製造した。そして、このコンクリート砕砂３０重量部と高炉水滓７０重量部と二水石膏に換算した石膏３重量部とをローラミルに供給して粉砕、混合させて得られた混合物に対して普通ポルトランドセメントを２０重量部添加して再生セメントを製造した。
【００４０】
しかる後、上記再生セメント３７重量部に対して上記フミン質溶液を６３重量部添加して十分に混練りした後、この再生セメントを直方体の型枠内に流し込んで固化させ、直方体状のセメント硬化体を製造した。
【００４１】
（比較例１）
再生セメントの代わりに普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製  商品名「普通ポルトランドセメント」）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてセメント硬化体を製造した。
【００４２】
（比較例２）
フミン質溶液の代わりに精製水を用いたこと以外は実施例１と同様にしてセメント硬化体を製造した。
【００４３】
（比較例３）
ゴミ焼却場で発生した焼却灰２００ｇ（ダイオキシン類濃度：１．５ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ、鉛濃度：１５５０ｍｇ／ｋｇ）を精製水４リットル中に添加して焼却灰が分散してある懸濁水を得た。
【００４４】
そして、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製  商品名「普通ポルトランドセメント」）３７重量部に対して上記懸濁水を６３重量部添加して十分に混練りした後、この普通ポルトランドセメントを直方体の型枠内に流し込んで固化させ、直方体状のセメント硬化体を製造した。
【００４５】
以上の如くして得られたセメント硬化体からのダイオキシン類及び重金属の溶出度を以下に示した測定方法で測定し、その結果を表１に示した。
【００４６】
（ダイオキシン類の溶出度）
セメント硬化体を粒径５ｍｍ程度に粉砕したもの３００ｇを水３リットル中に添加した後、この水を２週間平行振とうした。振とう終了後、水を３０分間安静状態としてセメント硬化体を自然沈降させて上澄みを採取し、この上澄み中のダイオキシン類の量を厚生省告示第２３４号「ダイオキシン類の濃度算出方法」に準拠して測定した。
【００４７】
（鉛の溶出度）
セメント硬化体を粒径５ｍｍ程度に粉砕したもの３００ｇを水３リットル中に添加した後、この水を２週間平行振とうした。振とう終了後、水を３０分間安静状態としてセメント硬化体を自然沈降させて上澄みを採取し、この上澄み中の重金属の量を厚生省告示第１３号に準拠して測定した。
【００４８】
【表１】
0004578023.tif 000002
【００４９】
【発明の効果】
本発明のダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰の処理方法は、上述の如く、フミン質によって焼却灰を凝集させて大きな粒子に成長させた上で再生セメントに混合され、この再生セメントを固化させることによってダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰をセメント硬化体内に封じ込めるものであり、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を長期間に亘ってセメント硬化体内に略確実に封じ込めることができる。
【００５０】
しかも、上記フミン質は、芳香環を基本構造とし親油性をも有していることから、ダイオキシン類との親和力によって焼却灰の表面に吸着したダイオキシン類が焼却灰から遊離するのを確実に防止しつつ焼却灰を凝集させた状態にセメント硬化体内に封じ込めることができる。
【００５１】
更に、上記再生セメントは、原料コンクリートに由来する成分が多く含まれておりＣａＯが少なく不溶残分が多くなっていることから、この再生セメントを硬化させて得られるセメント硬化体は、普通セメントを固化させて得られるセメント硬化体に比較して低ｐＨに維持される一方、鉛や六価クロム等の重金属は、アルカリ性が弱い程、溶出し難く、更に、重金属はフミン質の官能基と錯体を形成しているものと思われ、よって、再生セメントを硬化させて得られるセメント硬化体内に焼却灰と共に封じ込められた重金属は、セメント硬化体内に略確実に封じ込められる。
【００５２】
このように、ダイオキシン類及び重金属を含む焼却灰を含有するフミン質溶液を作製するとともに、このフミン質溶液を再生セメントに混合し、この再生セメントを固化させることにより、焼却灰に含有されているダイオキシン類及び重金属の双方をセメント硬化体内に略確実に封じ込めることができる。
【００５３】
又、本発明のダイオキシン類を含む焼却灰の処理方法は、セメントとして再生セメントを用いるとともに、天然化合物であるフミン質を用いており、環境面においても優れている。