(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰に酸を加えてｐＨ２以下としてカルシウム、リン、金属を溶出させて溶出液を得る工程と、
前記溶出液にアルカリ金属の硫酸塩を加えて燐酸カルシウムの沈殿が生じないｐＨ２．２以下としてカルシウムを石膏として沈殿させる工程とを含む焼却灰中のカルシウム回収方法。
【請求項２】
焼却灰に酸を加えてｐＨ２以下としてカルシウム、リン、金属を溶出させた溶出液にアルカリ金属の硫酸塩を加えて燐酸カルシウムの沈殿が生じないｐＨ２．２以下としてカルシウムを石膏として沈殿させて分離した残液に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩あるいは重炭酸塩を加えてｐＨ２．３〜ｐＨ４としてリンを沈殿させることを特徴とする焼却灰中のリン回収方法。
【請求項３】
焼却灰に酸を加えてｐＨ２以下としてカルシウム、リン、金属を溶出させた溶出液にアルカリ金属の硫酸塩を加えて燐酸カルシウムの沈殿が生じないｐＨ２．２以下としてカルシウムを石膏として沈殿させて分離した残液に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩あるいは重炭酸塩を加えてｐＨ２．３〜ｐＨ４としてリンを沈殿させて分離し、その残液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、あるいはアルカリ金属の炭酸塩を加えｐＨ４をこえ、ｐＨ１１未満として溶出金属を沈殿させることを特徴とする焼却灰中の金属回収方法。
【請求項４】
焼却灰に酸を加えてｐＨ２以下としてカルシウム、リン、金属を溶出させて溶出液を得る工程と、
前記溶出液にアルカリ金属の硫酸塩を加えて燐酸カルシウムの沈殿が生じないｐＨ２．２以下としてカルシウムを石膏として沈殿させる工程と、
前記カルシウムを石膏として沈殿させる工程で得られた残液にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩あるいは重炭酸塩を加えてｐＨ２．３〜ｐＨ４としてリンを沈殿させる工程と、
前記リンを沈殿させる工程で得られた残液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、あるいはアルカリ金属の炭酸塩を加えｐＨ４をこえ、ｐＨ１１未満として溶出金属を沈殿させる工程とを含む焼却灰中のカルシウム、リン、および金属の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業活動等により排出される各種汚泥や国民生活で生じるゴミなどの焼却灰からのカルシウム、リン、金属の処理、資源回収の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水道や各種排水処理施設などから排出される汚泥やゴミ焼却灰中には多量のカルシウム、リン、金属が含まれている。灰中のこれらカルシウム、リンや金属の有効な回収法が確立されていないため、これまではこれら焼却灰中の金属、その他の有害物が溶出しないよう不溶化処理し、処分場へ埋設する、あるいは固形化して建設材料として利用する方法などが主に行われている。しかし、これらの方法では焼却灰中に存在するリン、その他金属は資源として利用される機会を失い、大きな損失となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
焼却灰中のカルシウム、リンあるいは金属は酸により酸性にすることにより容易に溶出させることができる。しかし、溶出液中にはカルシウム、リン、各種の金属など各種、多様のものが含まれているためこれらを分別し、濃縮・回収することが必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
焼却灰に酸を加えてカルシウム、リン、金属を溶出させた溶液中のカルシウムは、後述のリンの回収に必要であるが過剰のカルシウムは必要に応じて除去を行なう。当該溶液に適当量のアルカリ金属の硫酸塩を加え、カルシウムを石膏として沈澱させ、回収する。このとき他の金属が同時に沈澱しないような条件下で行なう。
【０００５】
リンの回収は、溶液中のカルシウムあるいはアルミニウムとリンが結合して燐酸塩の沈澱を形成するｐＨに調節することにより行なう。この際、他の金属が共沈しないような条件下で行なう。
【０００６】
金属は、この残液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物あるいはアルカリ金属の炭酸塩を加えて中性、又はアルカリ性とし、金属が水酸化物、炭酸塩を形成、あるいは残余のカルシウム、リン、鉄、アルミニウムなどにより共沈させることにより回収する。
【０００７】
このシステムは、酸およびアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物のみを使用することによって自然界に豊富に存在する資源を用いている。また、処理剤に鉄、アルミニウムといった金属を使用しないため最終工程において重金属等が環境へ放出されることを少なくした環境にやさしい処理方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
焼却灰としては、下水道汚泥、し尿処理施設および各種排水処理装置からの汚泥あるいはゴミ等の各種廃棄物の焼却灰が考えられる。使用する酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸などｐＨを２程度または２以下にすることができるものを使用する。これらの酸を用いてカルシウム、リン、その他金属を溶出させた後、残渣は中和し、廃棄物として処理する。
【０００９】
カルシウムを石膏として回収するために、水溶性の硫酸塩を使用する。この際ｐＨ２．２付近になると燐酸カルシウム塩の沈澱も生じるので、このｐＨ以下で処理を行なう。
【００１０】
リンは、ｐＨ２．３からｐＨ４付近でカルシウム又はアルミニウムの塩を形成し、沈澱を生じる。そこで残液にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩あるいは重炭酸塩を加えて沈澱によりリンを回収する。この際、ｐＨ４以上において銅、亜鉛、カドミウムなどの金属が水酸化物あるいは燐酸塩となって沈澱する恐れがあることからｐＨ４以下で処理する。燐酸塩の沈澱はゲル状、あるいはフロック状となり、この中に金属が付着することがある。これを防ぐため、試薬を少しずつ加え、撹拌を十分に行なう。
【００１１】
リンを回収した後の残液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物あるいはアルカリ金属の炭酸塩を加えて中性又はアルカリ性とし、金属を水酸化物又は炭酸塩として沈澱、あるいは残存した鉄、リン、カルシウム、アルミニウムなどにより共沈させる。この金属スラッジは金属の含有率が高く再処理により金属の再生が容易である。金属を回収した後の排水は必要に応じて更に排水処理を行い、中和して環境へ放流する。
【００１２】
【実施例】
試験材料として表１の組成からなる下水道汚泥焼却灰およびゴミ焼却灰を用いた。この焼却灰を十分粉砕した後、希塩酸（５％）を加えｐＨ２とした。この程度のｐＨでは灰中鉄分の溶出はわずかであった。この溶出液をろ過により分離した。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
ろ液に１０％硫酸ナトリウム水溶液を必要量加え、十分撹拌したのち１時間以上放置し、過剰のカルシウム分を石膏として沈澱させ、ろ過回収した。この際、ｐＨが２．３以上になると燐酸塩として沈澱が生じる恐れがあるのでｐＨ２〜２．２の範囲でこの処理を行なった。
【００１５】
硫酸ナトリウムの必要量は、下記により算出した。
硫酸ナトリウム量（ｇ）＝〔溶出液中のカルシウムの量（ｇ）−溶出液中のリンの量（ｇ）×１．３〕×３．５
【００１６】
このろ液に５％炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。この際、ゲル状あるいはフロック状沈澱を生成することによる重金属の共沈を防ぐためアルカリを少しづつ加え、十分撹拌を行なったのち１時間以上放置し、最終的にｐＨ４となるように調節した。また、この工程中、たえずｐＨ４を超えることがないように注意した。この沈澱をろ過し、さらに水洗浄を数回行ない、リンを回収した。
【００１７】
このろ液および洗浄液に１０％炭酸ナトリウム水溶液を加え、ｐＨ１０とし、金属の沈澱をろ過、回収した。
【００１８】
硫酸による方法は、焼却灰に希硫酸（１０％）を加えｐＨ２とし、十分撹拌しながらリンを溶出させた。塩酸の場合と同様に鉄分の溶出はわずかであった。
【００１９】
このろ液に５％炭酸ナトリウム水溶液を加えた。前記と同様にアルカリは少しずつ加え、撹拌を十分行い、コロイド状あるいはフロック状沈澱とならないようにして１時間以上放置し、最終的にｐＨ４とした。この沈澱をろ過し、さらに水で数回洗浄しリンを回収した。
【００２０】
このろ液および洗浄水に１０％炭酸ナトリウム水溶液を加えてｐＨ１０とし、金属の沈澱をろ過、回収した。
【００２１】
これらにより得られた石膏、燐酸塩、金属スラッジの収量および組成を表２および３に示す。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
【表３】
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【００２４】
【本発明の効果】
発明によりこれまで廃棄されていた汚泥やゴミ焼却灰からカルシウムを石膏として、リンを燐酸塩として効率良く回収できる。特に問題となる金属の多くを除去することが可能である。金属も高い含有率のスラッジとして回収されるので再資源化が十分活用可能である。また、酸処理により焼却灰中のリン、塩類、金属の大部分が除去されるので酸処理後の残渣は廃棄が容易となる、あるいは更なる利用法が期待される。また、従来使用されている鉄、アルミニウムなどの処理剤を使用せず、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を使用するものであるため環境への２次的な負担が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】工程のシステムを示したものである。
【図１】
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