(57)【要約】【課題】  重金属含有廃棄物に含まれる重金属類をハンドリング良く、有害ガスの発生が無く、効率的に不溶化処理する方法を提供する。【解決手段】  重金属含有廃棄物に、鉄塩水溶液と硫化物水溶液を別々に特定の割合で添加する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属含有廃棄物に、鉄塩水溶液及び硫化物水溶液を、鉄／硫黄のモル比が０．８〜１．５となるように別々に添加することを特徴とする重金属処理方法。
【請求項２】
鉄塩水溶液が２価または３価の塩化鉄の水溶液であることを特徴とする請求項１に記載の重金属処理方法。
【請求項３】
硫化物水溶液が硫化ナトリウムまたは水硫化ナトリウムの水溶液であることを特徴とする請求項１〜２に記載の重金属処理方法。
【請求項４】
重金属含有廃棄物が飛灰であることを特徴とする請求項１〜３に記載の重金属処理方法。
【請求項５】
重金属が鉛であることを特徴とする請求項１〜４に記載の重金属処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛灰、土壌、排水などの重金属含有廃棄物に含まれる重金属類を不溶化処理する方法である。
【背景技術】
【０００２】
飛灰、土壌、排水などの重金属含有廃棄物に含まれる重金属類を不溶化処理する方法としては、アルカリ凝集法、硫化物法、フェライト法、キレート樹脂吸着法などが知られている。
【０００３】
アルカリ凝集法は、重金属含有廃棄物にアルカリを添加することにより、重金属を水酸化物化する方法であるが、特に処理対象の重金属が複数存在する場合にはｐＨの調整が難しく、処理操作が煩雑化するという課題があった。
【０００４】
硫化物法は、重金属含有廃棄物に硫化物を添加することにより、重金属を溶解性の低い硫化物とする方法であるが、硫化物は有毒な硫化水素ガスを発生するため、ｐＨを強アルカリ性に保つ必要がある。また、局所排気設備やガス検知器の設置が必須であり、安全性が低く、設備投資費がかかることが課題であった（例えば、引用文献１参照）。
【０００５】
フェライト法は、重金属含有廃棄物に鉄粉や鉄塩などの鉄化合物を添加し、酸化することにより重金属を含むマグネタイトであるフェライトを形成する方法であるが、多量の鉄を添加する必要があり、かつ、強酸性に調整した上、高温で反応させるため、処理効率が悪く、設備への腐食性が高く、処理物の量が増加するという課題があった（例えば、引用文献２参照）。
【０００６】
キレート樹脂吸着法は、重金属含有廃棄物から抽出した重金属含有水溶液をキレート樹脂に通液することで重金属イオンを除去する方法であるが、キレート樹脂が高価であること、固形廃棄物においては重金属の抽出工程が必要であること、水溶液に浮遊する粒径２ｍｍ以下の不溶解性物質の混入により重金属の吸着量が大幅に低下することなどが課題であった。
【０００７】
また、硫化物法とフェライト法とを組み合わせた硫化鉄法が知られている（例えば、引用文献３参照）。硫化鉄法は鉄イオンを含んだ溶液と硫黄イオンを含んだ溶液を混合して調製したマキワナイト構造の硫化鉄を重金属処理に用いるものであるが、硫化鉄は安定性が低く、酸化により経時的に粘度が上昇し、ハンドリングが悪化する上、重金属処理能力が低下し、硫化水素ガスの発生も抑制できなかった。
【０００８】
そのため、重金属含有廃棄物に含まれる重金属を効率的に不溶化処理でき、硫化水素ガスの発生が無く、かつハンドリング性に優れた重金属の不溶化処理方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−０２４３５５号公報
【特許文献２】特開２００４−０８９８５０公報
【特許文献３】特開２００１−１２１１３０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、重金属含有廃棄物に含まれる重金属の不溶化方法において、重金属を効率的に不溶化処理でき、硫化水素ガスの発生が無く、かつハンドリング性に優れた重金属の不溶化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、鉄塩水溶液と硫化物水溶液を別々に特定の割合で添加することにより、重金属を効率的に不溶化処理でき、硫化水素ガスの発生が無く、かつハンドリング性に優れた重金属の不溶化処理方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、重金属含有廃棄物に、鉄塩水溶液及び硫化物水溶液を、鉄／硫黄のモル比が０．８〜１．５となるように別々に添加することを特徴とする重金属処理方法に関するものである。
【００１３】
＜鉄塩＞
本発明に用いる鉄塩は、水溶性の鉄塩であれば特に制限は無く、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄などを例示することができる。特に鉄の高濃度化が可能で、添加量を減らすことができることから、塩化第一鉄または塩化第二鉄が好ましい。
【００１４】
＜鉄の濃度＞
本発明に用いる鉄塩水溶液の濃度は特に制限は無いが、鉄を高濃度で含む方が廃棄物に対する添加量が少なくて済むため好ましく、鉄として１〜２０ｗｔ％の範囲を例示でき、特に５〜１５ｗｔ％の範囲であることが好ましい。鉄塩が固形状の場合は、溶解水を添加して水溶液として使用する。
【００１５】
廃棄物へ少量を添加する場合や、鉄の廃棄物への分散性を向上させるために、適宜希釈して用いても構わない。
【００１６】
＜硫化物＞
本発明に用いる硫化物は、硫黄イオンを含むものであれば特に制限は無く、硫化金属塩化合物、水硫化金属塩化合物、多硫化金属塩化合物などを例示することができる。特に硫黄濃度の高濃度化が可能、かつ安価に入手が可能な水硫化アルカリ金属塩化合物が好ましく、水硫化ナトリウムが最適である。
【００１７】
＜硫化物の濃度＞
本発明に用いる硫化物水溶液の濃度は特に制限は無いが、硫化物を高濃度で含む方が廃棄物に対する添加量が少なくて済むため好ましく、硫黄の濃度として１〜２０ｗｔ％の範囲を例示できるが、濃度が高すぎる場合、低温で結晶が析出し、ハンドリングが悪化するため、特に３〜１５ｗｔ％の範囲であることが好ましい。硫化物が固形状の場合は、溶解水を添加して水溶液として使用する。
【００１８】
廃棄物へ少量を添加する場合や、硫化物の廃棄物への分散性を向上させるために、適宜希釈して用いても構わない。
【００１９】
＜鉄と硫化物の比率＞
本発明に用いる鉄及び硫化物の添加比率は、鉄／硫黄のモル比として０．８〜１．５であることが好ましい。
【００２０】
鉄／硫黄のモル比が０．８より低い場合、硫化水素の抑制効果が不十分になることがあり、鉄／硫黄のモル比が１．５より高い場合、重金属不溶化効果が不十分になることがある。
【００２１】
＜添加量＞
本発明に用いる鉄及び硫化物の廃棄物に対する添加量は、廃棄物中の重金属の含有量の多少により異なるが、鉄塩水溶液と硫化物水溶液の合計量として、廃棄物に対し０．１〜５０ｗｔ％の範囲を例示できる。添加量が少なすぎる場合、重金属不溶化効果が不十分になることがあり、添加量が多すぎる場合、処理物の量が増加することがあるため、特に好ましくは０．５〜３０ｗｔ％の範囲である。
【００２２】
＜加湿水の量＞
本発明の重金属処理方法において、飛灰や土壌などの固形廃棄物に対しては、鉄塩及び硫化物の他に、混合分散性を高めるために、適宜、加湿水、希釈水などを添加することができる。加湿水、希釈水などの添加量は、廃棄物の含水率などにより適宜調整でき、特に廃棄物に対し１〜４０ｗｔ％の範囲で加えることが好ましい。
【００２３】
加湿水、希釈水などの添加量が少なすぎると、鉄塩及び硫化物の分散性が悪くなり、重金属不溶化効果が不十分になることがあり、添加量が多すぎる場合、処理物の量が増加することがある。
【発明の効果】
【００２４】
重金属含有廃棄物に、鉄塩水溶液と硫化物水溶液を別々に一定の割合で添加することにより、重金属を効率的に、硫化水素ガスの発生が無く、かつハンドリング良く重金属を不溶化処理できる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例を用いて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
（重金属の不溶化性能・ガス発生量の評価）
実施例１
Ｐｂを５７０ｍｇ／ｋｇ含有する飛灰１００重量部に、水２５重量部、鉄濃度１０ｗｔ％の塩化第一鉄水溶液１２重量部、硫黄濃度１４ｗｔ％の水硫化ナトリウム水溶液６．０重量部を３Ｌのテドラーバッグに採取し、密閉した。テドラーバッグ内の飛灰を混練後、空気１Ｌを注入し、３０分後の硫化水素濃度を硫化水素ガス検知管（ガステック（株）製Ｎｏ．４ＬＫ）で測定した。薬剤処理した飛灰は、環境省告示１３号試験を実施し、Ｐｂ濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ（パーキンエルマー社製）で分析した。結果を表１に示す。
【００２７】
実施例２
実施例１で使用した飛灰を、Ｐｂを２４００ｍｇ／ｋｇ含有する飛灰に変更し、塩化第一鉄水溶液の添加量を１６重量部、水硫化ナトリウム水溶液の添加量を７．５重量部とした以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２８】
実施例３
実施例２の鉄塩水溶液の鉄濃度を５ｗｔ％、鉄塩水溶液の添加量を３０重量部、硫化物水溶液の硫黄濃度を５ｗｔ％、硫化物水溶液の添加量を１５重量部とした以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２９】
実施例４
実施例２の鉄塩水溶液の成分を鉄濃度が１０ｗｔ％の塩化第二鉄水溶液とした以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３０】
実施例５
実施例２の鉄塩水溶液の成分を鉄濃度が１０ｗｔ％の硫酸第一鉄水溶液とした以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３１】
実施例６
実施例２の硫化物水溶液の成分を硫黄濃度が３ｗｔ％の硫化ナトリウム水溶液、硫化物水溶液の添加量を３０重量部とした以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３２】
実施例７
実施例６の鉄塩水溶液の成分を鉄濃度が１０ｗｔ％の塩化第二鉄水溶液とした以外は実施例６と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３３】
実施例８
実施例２で使用した飛灰を、Ｐｂを５７００ｍｇ／ｋｇ含有する飛灰に変更した以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３４】
実施例９
実施例８の硫化物水溶液の硫黄濃度を７ｗｔ％、硫化物水溶液の添加量を９．０重量部とした以外は実施例８と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３５】
比較例１
実施例１において、鉄塩水溶液と硫化物水溶液を添加しなかった以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３６】
比較例２
実施例２において、鉄塩水溶液と硫化物水溶液を添加しなかった以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３７】
比較例３
実施例２の鉄塩水溶液の添加量を７．０重量部とし、硫化物水溶液を添加しなかった以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３８】
比較例４
比較例３の鉄塩水溶液の添加量を１６重量部とした以外は比較例３と同様に行った。結果を表１に示す。
【００３９】
比較例５
比較例３の鉄塩水溶液の添加量を３０重量部とした以外は比較例３と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４０】
比較例６
実施例２の鉄塩水溶液を添加せず、硫化物水溶液の添加量を２．５重量部とした以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４１】
比較例７
実施例２の鉄塩水溶液を添加しなかった以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４２】
比較例８
実施例２の鉄塩水溶液の添加量を８．０重量部とした以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４３】
比較例９
比較例８の硫化物水溶液の添加量を２．０重量部とした以外は比較例８と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４４】
比較例１０
実施例４の硫化物水溶液を添加しなかった以外は実施例４と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４５】
比較例１１
実施例８において、鉄塩水溶液と硫化物水溶液を添加しなかった以外は実施例８と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４６】
比較例１２
比較例８で使用した飛灰を、Ｐｂを５７００ｍｇ／ｋｇ含有する飛灰に変更した以外は比較例８と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４７】
比較例１３
実施例２の硫化物水溶液の成分を硫黄濃度が３ｗｔ％のチオ硫酸ナトリウム水溶液、硫化物水溶液の添加量を３０重量部とした以外は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、重金属含有廃棄物に、鉄塩水溶液と硫化物水溶液を別々に特定の割合で添加することにより、有害ガスの発生が無く、重金属を効率的に不溶化処理できる処理方法として有用である。