(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨ１０．５〜１２．７、アルカリ度１０００〜２２００ｍｇ／リットル、ブランクＣａ溶出濃度１００〜６０００ｍｇ／リットル、およびアルミニウム含有量２重量％以上の飛灰中の重金属固定化方法であって、該飛灰に、炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムを、飛灰に対して、１〜２０重量％添加し、混練する工程と、該混練物に、４０〜２００℃の加熱処理を施す工程とを有する、飛灰中の重金属固定化処理方法。
【請求項２】
ｐＨ１０．５〜１２．７、アルカリ度１０００〜２２００ｍｇ／リットル、ブランクＣａ溶出濃度１００〜６０００ｍｇ／リットル、およびアルミニウム含有量２重量％以上の飛灰中の重金属固定化方法であって、該飛灰に、炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムを、飛灰に対して、１〜２０重量％添加する工程と、ジチオカルバミン酸系キレート剤を、飛灰１００ｇに対し、０．１〜５ｇ添加し、混練する工程と、該混練物に、４０〜２００℃の加熱処理を施す工程とを有する、飛灰中の重金属固定化処理方法。
【請求項３】
ｐＨ１０．５〜１２．７、アルカリ度１０００〜２２００ｍｇ／リットル、ブランクＣａ溶出濃度１００〜６０００ｍｇ／リットル、およびアルミニウム含有量２重量％以上の飛灰中の重金属固定化方法であって、該飛灰に、炭酸ガスを、飛灰１００ｇに対し、０．１〜１リットル添加し、混練する工程と、ジチオカルバミン酸系キレート剤を、飛灰１００ｇに対し、０．１〜５ｇ添加し、混練する工程とを有する、飛灰中の重金属固定化処理方法。
【請求項４】
ｐＨ１０．５〜１２．７、アルカリ度１０００〜２２００ｍｇ／リットル、ブランクＣａ溶出濃度１００〜６０００ｍｇ／リットル、およびアルミニウム含有量２重量％以上の飛灰中の重金属固定化方法であって、該飛灰に、炭酸ガスを、飛灰１００ｇに対し、０．１〜１リットル添加し、混練する工程と、ジチオカルバミン酸系キレート剤を、飛灰１００ｇに対し、０．１〜５ｇ添加し、混練する工程と、該混練物に、４０〜２００℃の加熱処理を施す工程とを有する、飛灰中の重金属固定化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属固定剤に係り、特に、ｐＨ１０．５〜１２．７、アルカリ度１０００〜２２００ｍｇ／リットル、ブランクＣａ溶出濃度１００〜６０００ｍｇ／リットル、およびアルミニウム含有量２重量％以上という、特殊な飛灰中の重金属固定化方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ごみ焼却場等において、焼却後に残る灰から重金属が溶出し、二次公害が発生するおそれがあるため、焼却飛灰等は、重金属キレート剤を添加し、キレート化合物として重金属を固定化したり、セメント等で安定化するなどの無害化処理が加えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、飛灰の中には、上記の重金属の無害化処理では不十分なものも多い。例えば、ｐＨが変動しやすく、それに伴いＰｂイオンの溶出量が不安定で、キレート剤を添加すると逆に重金属の溶出量を増大させたりする一連の特殊飛灰がある。
従来、これら特殊飛灰は処理結果からしか判別することができず、かかる特殊飛灰を発生しやすい焼却場飛灰の無害化処理対策は、非常に困難であった。
【０００４】
本発明者らは、鋭意探索の結果、これらの特殊飛灰は、ｐＨ１０．５〜１２．７、アルカリ度１０００〜２２００ｍｇ／リットル、ブランクＣａ溶出濃度１００〜６０００ｍｇ／リットル、およびアルミニウム含有量２重量％以上の飛灰であることを見いだした。
【０００５】
かかる特殊飛灰が特異な挙動を示す要因は、飛灰中に含まれるアルミニウムイオンが水和反応するためと考えられているが、カルシウムイオンが系内に多く存在している場合には、その緩衝作用でｐＨが安定し、重金属溶出量の安定した飛灰となり、処理も容易なものになる。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、上記特殊飛灰に対して、安全で確実、かつ、低コストの重金属固定化方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、そのｐＨ、アルカリ度、ブランクＣａ溶出濃度およびアルミニウム含有量が特定範囲に含まれる特殊飛灰である。
【０００８】
本発明の処理対象となる飛灰中のｐＨは、飛灰５０ｇを５００ｍＬの水と共に１ＬのＰＰ容器に入れ、振巾５ｃｍ、２００回転／分の振盪器で２０℃室温６時間振盪後、孔径１μｍのグラスフィルターで吸引濾別して濾液を得る、環境庁告示１３号法で定められた方法により得られた濾液について、ｐＨメーターで測定した。
【０００９】
上記アルカリ度は、環境庁告示１３号で定められた上記溶出テスト方法による飛灰溶出液を中和するに要する炭酸ナトリウム消費量（ｍｇ／リットル）を中和滴定で測定した。
【００１０】
ブランクＣａ溶出濃度は、上記飛灰溶出液について、誘導結合高周波プラズマ分光分析（ＩＣＰ）で測定した。
【００１１】
また、アルミニウム含有量は、飛灰１．０ｇを２．０ｇの熱濃塩酸に溶解希釈して、ブランクＣａ濃度と同様にＩＣＰによって濃度を測定した。
【００１２】
以上のような物性値で特定される飛灰は、ｐＨ値が変動しやすく、それに伴いＰｂイオンの溶出量が不安定で、キレート剤を添加すると逆に重金属の溶出量を増大させたりする特殊性を有する。
【００１３】
本発明の飛灰処理方法は、かかる特殊飛灰に、水、炭酸塩、炭酸水素塩を、またはそれら塩の水溶液を添加し、混練する工程を有すること、またはかかる特殊飛灰に、水を添加、混練後に炭酸ガスを接触させる工程を有することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記混練時にジチオカルバミン酸塩等の化合物を添加することを特徴とする。さらに好ましくは、前記混練物を４０〜２００℃、好ましくは６０〜１２０℃に加熱処理することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、かかる特殊飛灰に水を、飛灰１００ｇに対して２０〜５０ｇ程度添加し、飛灰１００ｇに対して１〜２０ｇ、好ましくは１〜１０ｇ程度の炭酸塩若しくは炭酸水素塩、または飛灰１００ｇに対し０．１〜１リットルの炭酸ガスを添加、混練を行う。
【００１６】
上記炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を、炭酸水素塩としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等を例示することができる。これらの内、コスト等の点から、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの添加が特に好ましい。
【００１７】
本発明においては、上記添加・混練処理時に、ジチオカルバミン酸系キレート剤を添加、混練することも好ましい。該キレート剤の併用効果は、前記特殊飛灰の重金属の固定を助けるだけでなく、ｐＨの変動の大きい実際のゴミ焼却場の飛灰において、本発明の対象とする以外の飛灰からの重金属溶出を防止するのに有効である。
【００１８】
前記ジチオカルバミン酸系キレート剤としては、例えば、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸カリウム等のジアルキルジチオカルバミン酸塩、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリス（ジチオカルボキシ）ジエチレントリアミンナトリウム、Ｎ，Ｎ’−ビス（ジチオカルボキシ）ジエチレントリアミン塩等の分子内にジチオカルバモイル基（Ｎ−Ｃ（＝Ｓ）Ｓ）を有する化合物を挙げることができる。
【００１９】
前記ジチオカルバミン酸系キレート剤の添加量は、飛灰１００ｇに対し、０．１〜５ｇが好ましい。
また、本発明においては、飛灰の固化を目的としてセメントを添加することもできる。
【００２０】
上記の混練物に加熱処理を施すとさらに固定化効果が向上する。すなわち、４０〜２００℃、好ましくは６０〜１２０℃の加熱処理を施す。加熱処理が４０℃より低い場合には、固定化効果は悪くなる。逆に２００℃よりも高くなると、固定化効果はあるが実用的ではない。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を、実施例により更に詳細に説明する。
（実施例１）
Ａ飛灰（本発明の対象特殊飛灰：表１に組成分析値を示す。）１００ｇ、炭酸ナトリウム５．０ｇ、及び水４０ｇをホバートミキサーに入れ、３分間攪拌して餅状の混練物を得た。これをポリカップに入れて１週間養生後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
溶出液はｐＨ１１．７、Ｐｂ濃度０．２９ｍｇ／Ｌであった。
【００２２】
（比較例１）
Ａ飛灰１００ｇ、及び水４０ｇをホバートミキサーに入れ、３分間攪拌して餅状の混練物を得た。これをポリカップに入れて１週間養生後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
溶出液はｐＨ１２．１、Ｐｂ濃度１４ｍｇ／Ｌであった。
実施例１と比較すると、Ａ飛灰において、炭酸ナトリウム５．０ｇを添加することにより、Ｐｂ濃度が著しく減少することがわかる。
【００２３】
（実施例２）
Ａ飛灰１００ｇ、及び水４０ｇをホバートミキサーに入れ、２分間攪拌して細顆粒状の混練物を得た。これをポリ袋に入れてヒートシールし、０．７５Ｌの炭酸ガスを注入したところ、炭酸ガスは１〜２分で吸収された。
ヒートシールしたまま１週間養生させた後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
溶出液はｐＨ９．９、Ｐｂ濃度０．０２ｍｇ／Ｌであった。
比較例１と比較すると、Ａ飛灰において、炭酸ガス０．７５Ｌを注入することにより、ｐＨ及びＰｂ濃度が著しく減少することがわかる。
【００２４】
（実施例３）
Ａ飛灰１００ｇ、炭酸ナトリウム５．０ｇ、及びＮ，Ｎ’，Ｎ”−トリス（ジチオカルボキシ）ジエチレントリアミンナトリウムを３７％含有する水溶液（以下、キレート剤Ｓとする。）２．０ｇを、水４０ｇに希釈した水溶液をホバートミキサーに入れ、３分間攪拌して餅状の混練物を得た。
これをポリカップに入れて１週間養生後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
溶出液はｐＨ１１．４、Ｐｂ濃度＜０．０１ｍｇ／Ｌであった。
実施例１と比較すると、炭酸ナトリウムに加えてキレート剤Ｓを併用することにより、Ｐｂをほぼ除去できることがわかる。
【００２５】
（比較例２）
Ａ飛灰１００ｇ、キレート剤Ｓ３．０ｇ及び水４０ｇをホバートミキサーに入れ、３分間攪拌して餅状の混練物を得た。
これをポリカップに入れて１週間養生後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
溶出液はｐＨ１２．１、Ｐｂ濃度１３ｍｇ／Ｌで、比較例２に示すように、炭酸ナトリウムが存在せず、キレート剤Ｓのみを添加した場合には、室温で養生しただけではＰｂの固定は出来なかった。
【００２６】
（実施例４）
Ａ飛灰１００ｇ、炭酸ナトリウム５．０ｇ及び水４０ｇをホバートミキサーに入れ、３分間攪拌して餅状の混練物を得た。
これをポリカップに入れて８０℃３時間加温処理をし、１週間養生後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
溶出液はｐＨ１１．７、Ｐｂ濃度０．１ｍｇ／Ｌであった。
【００２７】
（比較例３）
Ｂ飛灰（本発明の対象外飛灰：表１に組成分析値を示す。）１００ｇ、及び水４６ｇをホバートミキサーに入れ、３分間攪拌して餅状の混練物を得た。これをポリカップに入れて１週間養生後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
溶出液はｐＨ１２．６、Ｐｂ濃度２２ｍｇ／Ｌであった。
【００２８】
（比較例４・５）
Ｂ飛灰１００ｇ、炭酸ナトリウム１０ｇ及び水４６ｇをホバートミキサーに入れ、３分間攪拌して餅状の混練物を得た。これを２分して、それぞれポリ袋に入れ、一方を比較例４とした。他方は８０℃３時間加温処理をして比較例５とした。
両試料を１週間養生後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
比較例４の溶出液はｐＨ１２．６、Ｐｂ濃度５．６ｍｇ／Ｌで、比較例５の溶出液はｐＨ１２．５、Ｐｂ濃度５．４ｍｇ／Ｌであった。
Ｂ飛灰では、Ａ飛灰でみられたような、Ｐｂ濃度に対する炭酸ナトリウムの十分な効果はみられなかった。
【００２９】
（比較例６）
Ｂ飛灰１００ｇ、及び水４６ｇをホバートミキサーに入れ、２分間攪拌して細顆粒状の混練物を得た。これをポリ袋に入れてヒートシールし、５．０Ｌの炭酸ガスを注入したところ、炭酸ガスは１〜２分で吸収された。
ヒートシールしたまま１週間養生させた後、環境庁告示１３号法の溶出試験法に従って溶出液を得た。
溶出液はｐＨ１２．１、Ｐｂ濃度２．４ｍｇ／Ｌであった。
Ｂ飛灰では、Ａ飛灰でみられたような、Ｐｂ濃度に対する炭酸ガスの十分な効果はみられなかった。
【００３０】
以上の実施例１〜４及び比較例１〜６に使用したＡ飛灰とＢ飛灰の組成分析値を表１に、実施例１〜４及び比較例１〜６の実験結果を表２に、それぞれまとめて示す。
【００３１】
【表１】
0003949795.tif 000002
【００３２】
【表２】
0003949795.tif 000003
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明は、従来の処理方法によっては、飛灰中の重金属を十分に無害化できないような組成の特殊飛灰に対して、有効な無害化処理方法を提供するものである。
本発明の処理方法は、安全で容易かつ低コストの重金属固定化方法であり、特に、前記特殊飛灰を発生しやすい焼却場における飛灰の無害化処理等に有用である。