(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比表面積が３０ｍ2／ｇ以上である消石灰１００重量部に対して比表面積が２００ｍ2／ｇ以上７００ｍ2／ｇ未満である粉体状の多孔質二酸化ケイ素が１０重量部以上１００重量部未満の割合で混合されている混合物を主たる構成成分としてなる排ガス処理剤を、排ガス処理工程で吹き込んで排ガスを処理した後、この排ガスから生成したばいじんを集塵機等で捕集し、必要に応じて水を加えて混練することで、ばいじん中のＰｂの溶出を防止してなるばいじんの処理方法。
【請求項２】
ばいじんの混練時に、重金属成分を安定化する性能を有する薬剤を更に加えて混練する請求項１に記載のばいじんの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩化水素ガスや硫黄酸化物（ＳＯx 、以下「ＳＯx 」と略記する。）等の酸性ガスや有害な重金属等を含有する排ガスを処理する処理剤に関するものであり、更にこの排ガス、及びこの排ガスから生成して集塵機で捕集されるばいじん中の有害重金属を安定化処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、有害な重金属やシアンイオン等を含有する産業廃棄物を処分する場合には、セメントと混合し、水を加えて混練した後、養生固化して、有害重金属やシアンイオンの溶出を防ぎ安定化する方法が用いられている。しかしながら、このように単にセメントで固化する従来の処理方法には種々の問題があり、用途を限定しなければ二次公害が発生する恐れがある。例えば、都市ゴミ焼却炉で捕集されるばいじんの場合にも、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、クロム（Ｃｒ）、あるいは銅（Ｃｕ）等の有害な重金属が含まれている。このようなばいじんは、現在では、主灰と混ぜて埋め立てられたり、セメントで固化されたりしているが、セメントで固化してもＰｂの溶出等の問題がある。特に、最近では、焼却時に発生する塩化水素ガスやＳＯx 等の酸性ガスの捕捉のために、排気経路で消石灰や生石灰が吹き込まれ、これらの消石灰や生石灰がＰｂ中に残存するために、ばいじんはｐＨが１２以上の高アルカリ性になっている。Ｐｂはアルカリ性では溶出し易いことがよく知られており、Ｐｂ等の有害金属の溶出が抑制されず大きな問題になろうとしている。このようなばいじんに対してはキレート化剤が試験的に使用されているが、ばいじんの種類によっては、特に、アルカリ性が高くＰｂ含有量が多いばいじんに対しては、ばいじんの重量の５％以上も加えないとＰｂの溶出が規制値の０．３ｐｐｍ以下に抑制できないものもあり、ランニングコストの面で大きな負担になっている。ばいじんの無処理のままでの埋立処理は法的にも規制されるので、都市ゴミ等の廃棄物焼却時に発生する塩化水素ガスやＳＯx 等の酸性ガスの効率的な捕捉と有害な重金属が再溶出しないように安定化することが同時に可能な新しい処理剤と処理方法が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、既に、このような産業廃棄物や都市ゴミ焼却炉で捕集されるばいじん処理の現状に鑑み、有害な重金属やシアンイオン等を含有する廃棄物を安定化処理するのに有効な、特に、上記の如く焼却炉から排出される高アルカリ性のばいじんに含まれる有害な重金属等が再溶出しないように安定化することが可能な廃棄物処理剤として、既に、特開平７−３１５６２１号に、セメント類と鉄等の還元性の金属に加え、硫酸アルミニウム、アルミニウムシリケート、リン酸アルミニウム、微粉状の二酸化ケイ素、固体酸、更には活性白土や固結防止剤等を添加してなるものを用い、これを飛灰やダスト類の廃棄物に添加して混合し、必要に応じて水を加えて混練する廃棄物処理方法を提案している。本発明では、更に、焼却時に発生する塩化水素ガスやＳＯx 等の酸性ガスの効率的な捕捉とともに有害な重金属を安定化することが同時に可能な処理剤、並びに、このような処理剤を吹き込んで排ガスを処理する方法、及び前記排ガスから生成し集塵機等で捕集されるばいじんの処理方法を提案することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような問題を解決するため鋭意検討した結果、この目的を達成し得る排ガス処理剤、並びに、これを用いた排ガス処理方法及びばいじんの処理方法を完成するに至った。
【０００５】
即ち、本発明の排ガス処理剤は、ガス中の塩化水素ガスやＳＯx等の酸性ガスを中和する性能を有する成分と、ガス中に含まれる重金属成分を安定化する性能を有する成分とを主たる構成成分とする排ガス処理剤であって、前記ガス中の塩化水素ガスやＳＯx等の酸性ガスを中和する性能を持つ成分は比表面積が３０ｍ2／ｇ以上の消石灰である。一方、前記ガス中に含まれる重金属成分を安定化する性能を有する成分は、多孔質二酸化ケイ素であって、比表面積が２００ｍ2／ｇ以上、７００ｍ2／ｇ未満の粉体状の多孔質吸着剤を主たる構成成分とするものである。
【０００６】
又、本発明に係る排ガスの処理方法は、前記のような排ガス処理剤を、排ガス処理工程で吹き込むことからなるものである。更に、本発明のばいじんの処理方法は、前記のように排ガス処理剤により処理された排ガスから生成して集塵機等で捕集したばいじんを、必要に応じて水を加えて混練するものである。更に、このばいじんの混練に際しては、必要に応じて、重金属成分を安定化する性能を有する他の薬剤等を更に加えて混練することもできる。
【０００７】
【発明の実施の態様】
本発明に使用される排ガス処理剤について更に詳細に説明する。前記のように本発明の排ガス処理剤は、ガス中の塩化水素ガスやＳＯx 等の酸性ガスを中和する性能を有する成分である消石灰と、ガス中に含まれる重金属成分を安定化する性能を有する成分である多孔質吸着剤とを主たる構成成分とするものである。前記ガス中の塩化水素ガスやＳＯx 等の酸性ガスを中和する性能を持つ成分としての消石灰は、好ましくは比表面積が２０ｍ2 ／ｇ以上、更に好ましくは３０ｍ2 ／ｇ以上の消石灰である。一方、前記ガス中に含まれる重金属成分を安定化する性能を有する成分としての多孔質吸着剤である、多孔質アルミニュームシリケートや多孔質二酸化ケイ素は、その比表面積が２００ｍ2 ／ｇ以上、７００ｍ2 ／ｇ未満の粉体状であることが好ましい。
【０００８】
前記ガス中の塩化水素ガスやＳＯx 等の酸性ガスに対する処理剤の作用は、消石灰による中和反応であるが、この場合、比表面積の大きな消石灰を用いることにより前記中和反応効率が上昇し、吹き込む消石灰量が少なくて済む効果がある。ＪＩＳ特号の消石灰の比表面積は１４〜１５ｍ2 ／ｇであるが、比表面積が３５〜４０ｍ2 ／ｇ程度の消石灰を作製することができ、例えば、特公平０６−８１９４号によって開示されている方法によって作製することができる。この方法は、微細塊状の、又は粉砕された、軽度に焼成された石灰を、水と反応を遅延せしめる有機溶剤とからなる消和液体に強力かつ均一に混合することにより上記石灰を消和することによって、乾燥水酸化カルシウムを製造する方法において、水３０ないし５０容量部及び有機溶剤５０ないし７０容量部よりなる消和液体と石灰との混合を混合容器内で４５℃以下の温度において行い、次いで反応混合物を主反応容器に移し、その中で加熱装置によって５０ないし７０℃の温度となし、そして最終反応を第２の反応容器内で行い、その際前記混合容器内における石灰対消和液体の割合を、前記第２の反応容器において８５ないし１１０℃の反応温度が達成されるように選択するものであり、更に、次いで脱ガス工程において、仕上げられた水酸化カルシウムから付着している溶剤を真空の適用及び／又は不活性ガスを用いるバージにより除去するというものである。このような高比表面積の消石灰としては、具体的には奥多摩工業株式会社製消石灰「タマカルク」の使用が工業的には好適である。比表面積がこの程度に大きいと、消石灰の吹き込み量は約半分程度で酸性ガスの排出量を半分程度にすることができる。又、本発明の処理剤によるＰｂ等の有害重金属の安定化メカニズムは、主に多孔質吸着剤による有害金属の吸着に由来するものであると考えられる。
【０００９】
次に、本発明で使用する多孔質吸着剤について詳しく説明する。本発明で用いる多孔質吸着剤は粉体状である。多孔質吸着剤としては多孔質アルミニウムシリケートや多孔質ケイ酸等が使用される。多孔質ケイ酸は、結晶性、無定形、非晶質、ガラス状、合成品、天然品等の種類が知られているが、ここでは、粉体状であればいずれも使用することができる。又、アルミニウムシリケートとは、ケイ酸のケイ素の一部がアルミニウムで置換されたもので、軽石、フライアッシュ、カオリン、タルク、ベントナイト、活性白土、ケイソウ土、ゼオライト等の天然のアルミニウムシリケートや、合成のアルミニウムシリケートが知られている。この中でも、合成のアルミニウムシリケートは比表面積も大きく鉛の吸着能力が高いため、効率的にＰｂ等の重金属を安定化することが出来る。これらの多孔質ケイ酸やアルミニウムシリケート等の多孔質吸着剤は、比表面積が大きい方がＰｂ等の重金属の吸着能力が高い。しかし、比表面積が大きくなるに従って処理剤の体積も増大してしまうため、比表面積が大きすぎることも望ましくない。従って、本発明で使用する多孔質吸着剤の比表面積は２００ｍ2 ／ｇ以上、７００ｍ2 ／ｇ未満であることが望ましく、４００ｍ2 ／ｇ以上、７００ｍ2 ／ｇ未満であることがより望ましい。
【００１０】
次に、本発明に係る排ガス処理剤の作製方法に付いて説明する。本処理剤は、上記のような消石灰と多孔質吸着剤との各成分を予め混合してもよいし、又、使用に際して混合してもよい。本発明の構成成分の比率については、処理される排ガスやばいじんによって異なり、一概に限定することはできないが、ガス中の塩化水素ガスや硫黄酸化物（ＳＯx ）等の酸性ガスを中和する性能を有する成分である消石灰１００重量部に対して、ガス中に含まれる重金属成分を安定化する性能を有する成分である多孔質吸着剤が１０重量部以上、１００重量部未満の範囲で混合されていれば十分であり、一般的には１０重量部以上、５０重量部程度で十分である。
【００１１】
本発明の排ガス処理剤の排ガスへの吹き込みについて説明する。焼却炉の構造は色々のタイプのものがあり、排ガス処理剤の吹き込みについて、その場所を特定するのは難しいが、ボイラーを出て集塵機に入るまでの間で吹き込まれるのが望ましい。本発明では、上記のような処理剤を粉体状でも、液体状でも吹き込むことができる。液体状の場合には、冷却水や消石灰スラリーが吹き込まれている急冷反応塔が急冷反応塔の設置目的や液体吹き込みのための設備を兼ね備えている点でも望ましい。又、処理剤が粉体状の場合には、現在、消石灰が吹き込まれている集塵機の手前が、粉体吹き込みのための設備を兼ね備えている点で好ましい。
【００１２】
次に、前記のように排ガス処理剤で処理された排ガスから生成して集塵機で集められるばいじんの処理については、現在、一般に使用されている処理装置、即ちホイール型、ボール型、ブレード型に大別される混練機なら特に限定なく使用することができる。特に、焼却炉で使われている加湿機、二軸混練機、バイブロミキサー等の混練機が好ましい。集塵機で集められホッパーに貯められたばいじんが混練機に送られ、必要に応じて望ましい量の水を添加して混練される。望むなら、更に成型機で望ましい形に成型されても勿論よい。この場合には、本発明の排ガス処理剤が重金属安定化剤を含んでいるので、重金属安定化のための薬剤をばいじんに混合する必要がなく、薬剤のホッパーや定量供給装置が必要でなく好ましい。又、排ガス処理剤をばいじんに吹き込むことによって、排ガス処理剤とばいじんとが混合されているので、混合混練が充分に行われる。
【００１３】
更に、排ガス処理剤の吹き込みのみによっては、重金属の安定化が十分でないときには、重金属成分を安定化する性能を有する薬剤が更に採用される。この場合には、集塵機で集められ、ホッパーに貯められたばいじんが、望ましくは定量的に混練機に送られ、これに前記のような重金属の安定化のための薬剤が加えられる。この場合にも、混練機としては、上記に例示した通常の混練機を特に限定なく使用することができる。勿論、混練された処理物を成型機で望ましい形に成形してもよい。ここで使用される薬剤としては、先に挙げた特開平７−１８５４９９号に記載された、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、固体酸、更にはこれらの薬剤に活性白土や固結防止剤等を添加してなるものがあり、前記固体酸としては、酸性白土、スラーズ・アース、モンモリロナイト、ベントナイト、カオリン、クラリット、フロリジン等の天然の粘土鉱物であって、好ましくはその比表面積が１５０ｍ2 ｇ以上、５００ｍ2 ／ｇ以下のもの、又はシリカゲルもしくはアルミナに、硫酸、リン酸、もしくはマロン酸を付着させたもの、又はケイソウ土、シリカゲル、石英砂、もしくは酸化チタンを担体として、リン酸を付着加熱させた固定化酸、ポリアニオン化合物、陽イオン交換樹脂等がある。又、前記固結防止剤としては、活性白土、活性アルミナ、ステアリン酸カルシウム、シリカゲル等がある。更に、カリウム、ナトリウム、又はアンモニウムの、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、又はカルボン酸塩、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、あるいは、リン酸三カリウム、三リン酸五ナトリウム（トリポリリン酸ナトリウム）、四リン酸六ナトリウム（テトラポリリン酸ナトリウム）、ヘキサメタリン酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、しゅう酸カリウム等の他、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸カリウム、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸カリウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバオン酸ナトリウム等、更に、これらに加えて、グルコン酸塩、酒石酸塩、安息香酸塩、リグニンスルホン酸塩、多糖類、又は、１価のカチオンと水酸化物イオンからなる塩等を添加したもの等の薬剤が好ましい例として挙げられる。
【００１４】
更に、粉体系の薬剤として市販されいるＰＳＬ（ポリューションサイエンスラボラトリーズ社）の「アストーリート」、不二サッシ株式会社の「アルサイト」、秩父小野田株式会社の「ＳＴＸ」等も使用できる。又、ミヨシ油脂株式会社の「Ｎｅｗエポルバ」、日本曹達株式会社の「ハイジオン」等の高分子キレート薬剤の他、住友化学工業株式会社の「スミキレート」、オリエンタル技研株式会社の「オリトール」、ユニチカ株式会社の「ＵＭＬ」等のジアルキルジチオカルバメート系の低分子キレート薬剤等も使用可能である。更に、粟田工業株式会社の「アッシュナイトＲ」シリーズの薬剤も本発明において、前記消石灰や多孔質吸着剤からなる排ガス処理剤とともに有害金属を安定化する薬剤として例示できる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の排ガス処理剤を用いることによって、焼却時に発生する排ガスに含まれる塩化水素ガスやＳＯx 等の酸性ガスを効率的な捕捉できるとともに、有害な重金属を安定化することが可能となる。又、このような処理剤を吹き込んで処理した排ガスから生成して集塵機等で捕集されるばいじんは、その後の処理が容易に行える。従って、本発明の排ガス処理剤は、産業廃棄物や都市ゴミの焼却炉の排ガス処理とともに、排ガスと共に排出されるＥＰ灰やバク灰等のばいじんに含まれる有害重金属の安定化処理に有効なものである。
【００１６】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００１７】
（実施例１）
排ガス急冷反応塔の塩化水素ガス入口濃度が約８００ｐｐｍ（Ｏ2 ：１２％ドライ換算）、ガス量が１０００Ｎｍ3 −ｗｅｔ／ｈｒ、ばいじん約４ｇ／Ｎｍ3 −ｄｒｙの運転条件の焼却炉において、バグフィルター入口手前で塩化水素ガス入口濃度の１倍等量の奥多摩工業株式会社製「タマカルク」（比表面積約３８ｍ2 ／ｇ）を２．０７Ｋｇ／ｈｒとシオノギ株式会社製合成二酸化ケイ素を２．０７Ｋｇ／ｈｒで吹き込んだ。この結果、バグフィルター出口の塩化水素ガス濃度は６０ｐｐｍ（Ｏ2 ：１２％ドライ換算）に減少した。更に、バグフィルターで捕集されたばいじん５０ｇに対して、水３０ｇを添加し混練を行った後、２０℃（室温）で７日間養生固化させた。その後、これらの処理剤を用いた場合の無害化処理効果の確認を、環境庁告示１３号法（日本）による溶出試験方法により行った結果、鉛溶出量が０．１ｐｐｍであり、鉛の溶出量は、十分に規制値を下回っており、更なる安定化処理の必要はなかった。
【００１８】
（比較例１）
排ガス急冷反応塔の塩化水素ガス入口濃度が約８００ｐｐｍ（Ｏ2 ：１２％ドライ換算）、ガス量が１０００Ｎｍ3 −ｗｅｔ／ｈｒ、ばいじん約４ｇ／Ｎｍ3 −ｄｒｙの実施例１と同一の運転条件の焼却炉において、バグフィルター入口手前で塩化水素ガス入口濃度の２倍等量の消石灰粉体を４．１４Ｋｇ／ｈｒで吹き込んだ。この結果、バグフィルター出口の塩化水素ガス濃度は６０ｐｐｍ（Ｏ2 ：１２％ドライ換算）に減少した。更に、バグフィルターで捕集されたばいじん５０ｇに対して、水３０ｇを添加し混練を行った後、２０℃（室温）で７日間養生固化させた。その後、環境庁告示１３号法（日本）による溶出試験方法により行った鉛溶出量は７５ｐｐｍであり、更に何らかの安定化薬剤による処理が必要であった。