(57)【要約】【課題】焼却残渣から重金属類を除去して、セメント原料として好適に用い得る、重金属類の含有率の小さな焼却残渣を得るための処理方法であって、重金属類の除去手段として硫酸等の薬剤を用いずに廃棄物を用い、処理設備が簡易で、処理コストが低い、焼却残渣の処理方法を提供する。【解決手段】焼却残渣に対して焼酎粕を供給しかつ排水して、重金属の含有率が減少した焼却残渣を得る。焼酎粕の供給及び排水の一例は、焼却残渣と焼酎粕を混合してスラリーを得た後、該スラリーを固液分離するものである。焼酎粕の供給及び排水の他の例は、（ａ）貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面への焼酎粕の散布、（ｂ）貯留用空間内への焼酎粕と焼却残渣との混合物の収容、（ｃ）貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面から下方に向けて形成させた１つ以上の孔の中への焼酎粕の注入、のいずれかであって、かつ貯留用空間の底部から排水するものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却残渣に対して焼酎粕を供給しかつ排水して、重金属の含有率が減少した焼却残渣を含む処理済みの被処理物を得ることを特徴とする焼却残渣の処理方法。
【請求項２】
上記焼酎粕の供給及び排水が、上記焼却残渣と上記焼酎粕を混合してスラリーを得た後、該スラリーを固液分離することによって行なわれる請求項１に記載の焼却残渣の処理方法。
【請求項３】
上記焼酎粕の供給が、（ａ）貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面への散布、（ｂ）焼却残渣との混合物としての貯留用空間内への収容、（ｃ）貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面から下方に向けて形成させた孔の中への注入、のいずれかによって行なわれる請求項１に記載の焼却残渣の処理方法。
【請求項４】
上記処理済みの被処理物をセメント原料として用いる請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼却残渣の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却残渣から重金属類を除去して、セメント原料等として利用するための焼却残渣の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物や産業廃棄物の焼却時に発生する焼却残渣（例えば、焼却灰、焼却飛灰等）の大部分は、最終処分場にて埋立処分されている。しかし、近年、最終処分場の確保が困難になりつつあることから、焼却残渣をセメント原料等として利用して、焼却残渣の埋立処分の量を削減することが望まれている。
焼却残渣は、セメント原料として必要な化学成分を含む一方、セメントの品質に悪影響を及ぼす重金属類を含む。そのため、焼却残渣をそのまま用いずに、焼却残渣から重金属類を除去した後に、セメント原料として用いることが行なわれている。
【０００３】
焼却残渣から重金属類を除去する方法の一例として、例えば、（Ａ）亜鉛、鉛等を含有する飛灰と、硫酸溶液を混合して酸性スラリーを得た後、該スラリーを固液分離して、鉛を含む固形分と、亜鉛を含む水溶液を得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られた固形分とアルカリ化剤と水とを混合してアルカリ性スラリーを得た後、該スラリーを固液分離して、固形分と、鉛を含む水溶液を得る工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた鉛を含む水溶液の中に、工程（Ａ）で得られた亜鉛を含む水溶液を徐々に添加して、アルカリ性スラリーを得た後、固液分離して、亜鉛及び鉛を含む固形分を得る工程を含む、重金属類を含有する物質の処理方法が提案されている（特許文献１）。
一方、焼酎製造工場から排出される焼酎粕についても、従来、農地への散布や海洋投棄などによって処分してきたものの、地力低下による農地への散布の抑制や、ロンドン条約議定書に基づき海洋投棄が２００７年までに全面禁止されるなどの近年の事情の下、処理コストの高い他の処分方法を採用せざるを得ないのが現状であり、焼酎粕を低コストで有効利用する方法が求められている。
【特許文献１】特開２００５−３０５２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の文献に記載された方法では、飛灰から鉛等を除去して回収するために、硫酸及びアルカリ化剤を必要とする。
この点、硫酸等の薬剤を用いずに、例えば、天然の有機質原料を用いた製造業で生じる副産物の如き廃棄物を用いて、焼却残渣から重金属類を除去することができれば、廃棄物の有効利用の観点から、好都合である。
そこで、本発明は、焼却残渣から重金属類を除去して、セメント原料等として好適に用い得る、重金属類の含有率の小さな焼却残渣を得るための処理方法であって、重金属類の除去手段として硫酸等の薬剤を用いずに廃棄物を用い、処理設備が簡易で、処理コストが低い、焼却残渣の処理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】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、焼却残渣に対して焼酎粕を加えれば、焼酎粕の水分が、焼却残渣に含まれている重金属類を溶出させるための溶媒になるとともに、焼酎粕に含まれている有機酸によって、焼却残渣に含まれている重金属類（例えば、鉛）が液中に溶出し、焼却残渣中の重金属類の含有率を大きく減少させうることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］  焼却残渣に対して焼酎粕を供給しかつ排水して、重金属の含有率が減少した焼却残渣を含む処理済みの被処理物を得ることを特徴とする焼却残渣の処理方法。
［２］  上記焼酎粕の供給及び排水が、上記焼却残渣と上記焼酎粕を混合してスラリーを得た後、該スラリーを固液分離することによって行なわれる前記［１］に記載の焼却残渣の処理方法。
［３］  上記焼酎粕の供給が、（ａ）貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面への散布、（ｂ）焼却残渣との混合物としての貯留用空間内への収容、（ｃ）貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面から下方に向けて形成させた孔の中への注入、のいずれかによって行なわれる前記［１］に記載の焼却残渣の処理方法。
［４］  上記処理済みの被処理物をセメント原料として用いる前記［１］〜［３］のいずれかに記載の焼却残渣の処理方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、焼酎粕の水分が、焼却残渣に含まれている重金属類を溶出させるための溶媒になるとともに、焼酎粕に含まれている有機酸によって、焼却残渣に含まれている重金属類（例えば、鉛）が液中に溶出し、焼却残渣中の重金属類（例えば、鉛）の含有率を大きく減少させることができる。
焼却残渣と焼酎粕とからなる処理済みの被処理物は、重金属類及び塩素の含有率が小さいため、セメント原料として好適に用いることができる。なお、被処理物中の焼酎粕は、セメントキルン内で燃料となる。
また、本発明によれば、焼酎粕を低コストで有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の焼却残渣の処理方法は、焼却残渣に対して焼酎粕を供給しかつ排水して、重金属類の含有率が減少した焼却残渣を含む処理済みの被処理物を得るものである。
焼却残渣としては、焼却灰、焼却飛灰等が挙げられる。
ここで、焼却灰とは、都市ごみ等の廃棄物を燃焼させた際に、炉底に溜まる残渣（ただし、金属片、セラミックス片等の異物を除くダスト状のもの）をいう。なお、焼却灰は、焼却主灰と称されることもある。
焼却灰を得るには、炉底に溜まる残渣から金属片等の異物を除去すればよい。その際に用いる分別手段としては、回転篩、振動篩等の篩、液体サイクロン、分離板型分級機、円筒型分級機等の遠心分級機、ハイドロセパレータ、スパイラル分級機、ボール分級機等の重力分級機等が挙げられる。中でも、１〜５ｍｍの目開きを有する篩が好ましい。分別は、１段に限らず、多段によっても行うことができる。異なる分別手段を組み合わせることもできる。
焼却飛灰とは、都市ごみ等の廃棄物を燃焼させた際に発生する排ガス中の煤塵をいう。
焼却主灰の一例の成分組成は、Ｐｂが０．１質量％、ＳｉＯ２が３７質量％、ＣａＯが２１質量％、Ｎａ２Ｏが３．１質量％、Ｋ２Ｏが１．８質量％、Ｃｌが０．５質量％等である。
焼却飛灰の一例の成分組成は、Ｐｂが０．２質量％、ＳｉＯ２が１３質量％、ＣａＯが２９質量％、Ｎａ２Ｏが６．１質量％、Ｋ２Ｏが６．３質量％、Ｃｌが１７質量％等である。
【０００９】
焼酎粕は、焼酎の製造過程で生じる副産物である。
焼酎粕は、焼酎の製造過程でスラリーとして得られるものであり、通常、水分を９０質量％以上の含有率で含む。
焼酎の原料としては、特に限定されず、例えば、麦、さつま芋、米、蕎麦、黒糖等が挙げられる。
麦焼酎の製造過程で得られる焼酎粕の一例は、ｐＨが３．６であり、固体分濃度が２．８質量％であり、有機酸として、酢酸１１．６ｇ／リットル、乳酸６．４ｇ／リットル、コハク酸２．８ｇ／リットル、クエン酸１ｇ／リットル等を含む。
【００１０】
［本発明の第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態は、焼酎粕の供給及び排水が、焼却残渣と焼酎粕を混合してスラリーを得た後、該スラリーを固液分離することによって行なわれるものである。
この場合、焼却残渣１００質量部当たりの焼酎粕の量は、好ましくは３００〜１０，０００質量部、より好ましくは５００〜５，０００質量部、特に好ましくは１，０００〜４，０００質量部である。該量が３００質量部未満では、混合撹拌の作業が困難となると共に、重金属の溶出性能が低下することがある。該量が１０，０００質量部を超えると、固液分離操作に多大なコストがかかるため、経済的ではない。
焼却残渣と焼酎粕の混合は、例えば、撹拌羽根付きの貯留槽内で行なわれる。貯留槽内の撹拌時間は、例えば、３０分間〜３時間である。焼却残渣と焼酎粕の混合は、バッチ式と連続式のいずれでもよい。なお、連続式の場合、前記の撹拌時間は、滞留時間を意味する。
固液分離の手段としては、例えば、フィルタープレス、ベルトフィルター等が挙げられる。
【００１１】
［本発明の第二の実施形態］
本発明の第二の実施形態は、焼酎粕の供給が、（ａ）貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面への散布、（ｂ）焼却残渣との混合物としての貯留用空間内への収容、（ｃ）貯留用空間内に収容した焼却残渣の上面から下方に向けて形成させた１つまたは複数の孔の中への注入、のいずれかによって行なわれるものである。この場合、焼酎粕の水分は、貯留用空間の底に向かって下方に移動し、貯留用空間の底から排水される。
焼却残渣を収容するための貯留用空間は、例えば、地盤の掘削、貯留手段の埋設、貯留手段の設置等によって形成することができる。
このうち、地盤の掘削の場合、掘削によって生じた空間の内周面に、セメント系固化材等による固化処理を施すことができる。
貯留手段としては、例えば、金属製、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製等の、上方が開口した枠体が挙げられる。
貯留用空間の下部には、通常、焼却残渣から溶出した重金属類を含む液分を排出するための排水口が設けられている。
なお、本発明において、貯留用空間内に供給した焼酎粕の液分は、焼却残渣を通過または浸漬して、焼却残渣中の重金属類を溶出させた後に、何らかの手段で、貯留用空間から除去すればよく、必ずしも前記の排水口で排出させることを必要とするものではない。例えば、貯留用空間内に上方から挿し入れた排水用のチューブ管等によって、排水させてもよい。
貯留用空間内の焼却残渣の厚さは、特に限定されないが、通常、０．５〜５ｍである。
【００１２】
本発明において、焼酎粕の供給に加えて、水を供給することもできる。この場合、焼酎粕の供給と同時に水を供給してもよいし、あるいは、焼酎粕の供給後に水を供給してもよい。水の散布方法としては、降雨、人為的な給水（例えば、工業用水の散水）などが挙げられる。また、降雨と人為的な給水を組み合わせることもできる。人為的な給水に用いるための水としては、工業用水、水道水等が挙げられる。
本発明の好ましい実施形態の一例は、焼酎粕の供給後に、降雨によって水を供給するものである。
焼酎粕の供給に加えて、水を供給することによって、焼却残渣中の重金属類の含有率をさらに低減させることができる。
焼酎粕及び必要に応じて用いられる水の供給期間は、例えば、焼却残渣中の重金属類（例えば、鉛）の溶出率が所定の値以下になるまでの期間として定めることができる。この場合、焼却残渣中の鉛の溶出率は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、特に好ましくは４０質量％以上である。
【００１３】
焼酎粕の好ましい供給方法としては、例えば、連続的または間欠的に、焼酎粕を散布する方法が挙げられる。
散布を行なう時間の間隔は、好ましくは、間隔なし（連続的）、または４日間以内の間隔であり、より好ましくは、間隔なし、または３日間以内の間隔であり、特に好ましくは、間隔なし、または２日間以内の間隔である。該間隔が４日間を超えると、処理の効率が悪くなる。
散布を行なう期間は、処理効率の観点から、好ましくは１月以内、より好ましくは２０日以内、特に好ましくは１０日以内である。散布を行なう期間の下限は、特に限定されないが、好ましくは３日である。該期間が３日以上であると、微生物による焼酎粕の分解が進み、有機酸の量が増大するので、該期間が３日未満の場合に比べて、有機酸による焼却残渣からの重金属類の溶出量を増大させることができる。
焼酎粕の総量中の水分の量は、処理の効率の観点から、好ましくは、焼却残渣の乾燥質量の４倍以内であり、より好ましくは、焼却残渣の乾燥質量の３倍以内であり、特に好ましくは、焼却残渣の乾燥質量の２倍以内である。
必要に応じて用いられる水が、人為的に供給される水である場合における、水の好ましい供給方法等は、焼酎粕と同様である。
【００１４】
焼却残渣の乾燥質量１００質量部当たりの焼酎粕の固体分の質量は、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上、特に好ましくは１質量部以上である。該質量の上限値は、特に限定されないが、通常、１０質量部以下である。
焼酎粕及び必要に応じて用いられる水を散布するための手段としては、例えば、貯留用空間内に収容された焼却残渣の上面全体に均一に、焼酎粕及び必要に応じて用いられる水を散布しうるように構成された散布装置等が挙げられる。焼酎粕の散布手段と水の散布手段は、異なるものでもよいし、同じもの（共用）でもよい。
なお、連続的に散布する場合、散布速度（リットル／時間）は、散布物（焼酎粕または水）の総量（リットル）を散布期間（時間）で除したものである。間欠的に散布する場合、１回当たりの散布量（リットル／回）は、散布物の総量（リットル）を散布回数（回）で除したものである。間欠的に散布する場合、１回当たりの散布時間は、特に限定されないが、例えば、３０分間〜５時間である。
【００１５】
処理済みの被処理物は、重金属の含有率が小さいため、搬出して、セメント原料等として用いることができる。この際、被処理物に含まれている焼酎粕は、焼却残渣と共にセメントキルン内に供給されて、セメントキルンの燃料となる。
処理済みの被処理物は、例えば、クリンカ原料の総量中、乾燥状態での値として、５〜３０質量％の割合で用いることができる。
処理済みの被処理物は、石灰石等の他のクリンカ原料とともに、プレヒータの上部に供給してもよいし、あるいは、他の場所（例えば、プレヒータの上部以外の場所や、仮焼炉や、キルン）に供給してもよい。
処理済みの被処理物を搬出した後の貯留用空間は、以後、焼却残渣の処理に繰り返し用いることができる。
【実施例】
【００１６】
［実施例１］
（１）材料
（ａ）焼却残渣
焼却残渣として、焼却飛灰（鉛の含有率：酸化物換算で０．１質量％）を用いた。
（ｂ）焼酎粕
焼酎粕として、ｐＨが３．６であり、固体分濃度が２．８質量％であり、有機酸として、酢酸１１．６ｇ／リットル、乳酸６．４ｇ／リットル、コハク酸２．８ｇ／リットル、クエン酸１ｇ／リットル等を含む、麦焼酎の製造過程で得られる焼酎粕を用いた。
（２）焼却残渣と焼酎粕との混合
焼酎粕１リットル当たりの焼却残渣の量が３５ｇになるように、撹拌羽根付きの貯留槽内に焼却残渣及び焼酎粕を収容した後、１時間、撹拌して、スラリーを得た。
（３）固液分離
前記の貯留槽で得たスラリーを、フィルタープレスを用いて固液分離し、固体分及び液分を得た。
（４）鉛の溶出率の算出
前記の固液分離で得た液分中の鉛の含有率を測定し、得られた測定値に基いて、焼却飛灰から液中に溶出した鉛の割合（鉛の溶出率）を算出したところ、５６質量％であった。
【００１７】
［比較例１］
焼酎粕に代えて０．２モル／リットルの酢酸溶液を用いたこと以外は実施例１と同様にして実験した。その結果、鉛の溶出率は、１０質量％であった。
［比較例２］
焼酎粕に代えて０．２モル／リットルの乳酸溶液を用いたこと以外は実施例１と同様にして実験した。その結果、鉛の溶出率は、１４質量％であった。
［比較例３］
焼酎粕に代えて０．２モル／リットルの硝酸溶液を用いたこと以外は実施例１と同様にして実験した。その結果、鉛の溶出率は、６質量％であった。
【００１８】
［実施例２］
（１）材料
（ａ）焼却残渣
焼却灰と焼却飛灰を３：１の質量比で混合してなる焼却残渣（鉛の含有率：酸化物換算で０．０７質量％）を、直径１００ｍｍ、長さ５００ｍｍのカラム内に充填した。充填した焼却残渣の乾燥質量は、３，５００ｇであった。
（ｂ）焼酎粕
実施例１と同様の焼酎粕を用いた。
（２）焼却残渣への焼酎粕の散布
カラムに充填された焼却残渣の上面に均一に、焼却残渣の乾燥質量の１０％の質量に相当する３５０ｇの焼酎粕を１２０分間で散布した。以後、これと同様な散布を１日１回、１０日間（計１０回）に亘り行なった。
（３）焼却残渣への降雨による散水
前記の（２）の散布後、焼却残渣を充填しかつ焼酎粕を散布済みのカラムを屋外に設置し、上方を開放状態とし、降雨により３００日間、給水した。この間の雨量は１，６００ｍｍであった。
（４）鉛の溶出率の算出
前記の焼酎粕の散布、および降雨による散水によって浸出した浸出水を全て回収し、得られた液中の鉛の含有量を測定し、得られた測定値に基づいて、焼却残渣から液中に溶出した鉛の割合（鉛の溶出率）を算出したところ、４５質量％であった。
【００１９】
［比較例４］
焼酎粕に代えて０．２モル／リットルの酢酸溶液を用いたこと以外は実施例２と同様にして実験した。その結果、鉛の溶出率は、２質量％であった。
［比較例５］
焼酎粕に代えて０．２モル／リットルの乳酸溶液を用いたこと以外は実施例２と同様にして実験した。その結果、鉛の溶出率は、４質量％であった。
［比較例６］
焼酎粕に代えて０．２モル／リットルの硝酸溶液を用いたこと以外は実施例２と同様にして実験した。その結果、鉛の溶出率は、２質量％であった。