JP2000354841A - 焼却灰の固化処理方法 - Google Patents
焼却灰の固化処理方法Info
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- JP2000354841A JP2000354841A JP11167688A JP16768899A JP2000354841A JP 2000354841 A JP2000354841 A JP 2000354841A JP 11167688 A JP11167688 A JP 11167688A JP 16768899 A JP16768899 A JP 16768899A JP 2000354841 A JP2000354841 A JP 2000354841A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 焼却灰に加圧を行いながら放電プラズ焼結処
理を施すことにより、灰中に含有されるダイオキシンの
分解、有害揮発物質(塩素、NOx、SOx、水銀等)
濃度の低減、及び重金属(Cr6+、Pb、Cu、Zn、
Cd、Hg)の溶出防止、分離除去が可能である焼却灰
の固化処理方法。 【解決手段】 (1)焼却灰を黒鉛型(ダイ)に充頃し
た後に圧力を2.94×108Paまで加圧し、ダイオ
キシンおよび揮発性物質を除去するため、プラズマの温
度を850℃前後まで一気に昇温し、850℃前後の温
度で5分程度保持する。(2)この焼却灰を焼結減容ス
ラグにするため、圧力を5.88×108Paまで加圧
し、さらに温度を1,100℃まで昇温し、この条件で
10分程度焼結処理を行う。(3)焼結処理後の焼却灰
の体積は約1/10以下に減容され、有毒揮発物質の除
去された固化成型スラグになる。(4)得られた固化成
型スラグに防水性、補強効果のあるコーティング液を塗
布する。
理を施すことにより、灰中に含有されるダイオキシンの
分解、有害揮発物質(塩素、NOx、SOx、水銀等)
濃度の低減、及び重金属(Cr6+、Pb、Cu、Zn、
Cd、Hg)の溶出防止、分離除去が可能である焼却灰
の固化処理方法。 【解決手段】 (1)焼却灰を黒鉛型(ダイ)に充頃し
た後に圧力を2.94×108Paまで加圧し、ダイオ
キシンおよび揮発性物質を除去するため、プラズマの温
度を850℃前後まで一気に昇温し、850℃前後の温
度で5分程度保持する。(2)この焼却灰を焼結減容ス
ラグにするため、圧力を5.88×108Paまで加圧
し、さらに温度を1,100℃まで昇温し、この条件で
10分程度焼結処理を行う。(3)焼結処理後の焼却灰
の体積は約1/10以下に減容され、有毒揮発物質の除
去された固化成型スラグになる。(4)得られた固化成
型スラグに防水性、補強効果のあるコーティング液を塗
布する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミおよび放
射性ゴミなどの廃棄物の焼却によって生じる灰の最終処
分のための固化成型処理方法に関するものである。特
に、本発明は、焼却灰に放電プラズマ焼却処理を施すこ
とにより、焼却灰の体容積を約1/10以下に滅容化す
るこができ、しかも近年着目されているダイオキシンの
分解、NOx,SOx,水銀等の有毒揮発性物質濃度の
低減化を行い、地球環境保護・修復に寄与することがで
きる方法に関するものである。
射性ゴミなどの廃棄物の焼却によって生じる灰の最終処
分のための固化成型処理方法に関するものである。特
に、本発明は、焼却灰に放電プラズマ焼却処理を施すこ
とにより、焼却灰の体容積を約1/10以下に滅容化す
るこができ、しかも近年着目されているダイオキシンの
分解、NOx,SOx,水銀等の有毒揮発性物質濃度の
低減化を行い、地球環境保護・修復に寄与することがで
きる方法に関するものである。
【0002】又、特に、本発明においては、放電プラズ
マ焼結温度を制御することにより、灰中に含有される重
金属の封じ込め、或いは溶融の選択が可能となる。さら
に本発明は、最終処分スラグを固化成型するまでの工程
が簡単であり、又スラグの固化成型後に表面にコーティ
ング処理を施すことにより、より安全な固化成型スラグ
を得ることができる方法に関するものである。
マ焼結温度を制御することにより、灰中に含有される重
金属の封じ込め、或いは溶融の選択が可能となる。さら
に本発明は、最終処分スラグを固化成型するまでの工程
が簡単であり、又スラグの固化成型後に表面にコーティ
ング処理を施すことにより、より安全な固化成型スラグ
を得ることができる方法に関するものである。
【0003】
【従来の技術】従来のゴミの焼却灰の処理方法は、最終
処分地である埋立地に焼却灰と薬剤を混練して廃棄する
方法、あるいはセメントと飛灰を機械的に混練して廃棄
する方法、さらには高温で灰を溶かし、溶融スラグとし
てから埋立地に廃棄する方法があるが、一般的には焼却
灰に薬剤を混ぜて安定なキレート化合物にして廃棄、処
分する方式が主流である。
処分地である埋立地に焼却灰と薬剤を混練して廃棄する
方法、あるいはセメントと飛灰を機械的に混練して廃棄
する方法、さらには高温で灰を溶かし、溶融スラグとし
てから埋立地に廃棄する方法があるが、一般的には焼却
灰に薬剤を混ぜて安定なキレート化合物にして廃棄、処
分する方式が主流である。
【0004】しかし、一部の埋立地においては遮水設
備、浸出水集水設備、灰貯蓄構造物等の欠陥、不備によ
り焼却灰からの有毒成分物質の溶出が問題化されてい
る。また、溶融固化法において溶融スラグと重金属を分
離し、処分する方法は工程そのものが複雑であり経済的
にも問題がある。
備、浸出水集水設備、灰貯蓄構造物等の欠陥、不備によ
り焼却灰からの有毒成分物質の溶出が問題化されてい
る。また、溶融固化法において溶融スラグと重金属を分
離し、処分する方法は工程そのものが複雑であり経済的
にも問題がある。
【0005】更に、従来は、焼却灰埋立地に直接焼却灰
を廃棄処分するという方法が一般的であり、一部には埋
立地の構造物の不備等の理由によりそこから有毒物質成
分が漏洩していることが公表されている。しかし、各地
方自治体の立場上、まだ全部が明るみにされず、焼却灰
からの漏洩物質成分の種類および化学分析値は秘密事項
にされているのが現状である。一部の都道府県において
は焼却灰のコンクリート固化が行われているが、焼却灰
とコンクリートを一緒に固めるため、多量のコンクリー
トを必要とし、減量処理が不十分であった(最大コンク
リート50に対して焼却灰50程度)。また、従来の放
電プラズマ溶融法にしても、最終処分の安定スラグにす
るまでの工程が複雑であり、それに要する設備費がかな
り高い。
を廃棄処分するという方法が一般的であり、一部には埋
立地の構造物の不備等の理由によりそこから有毒物質成
分が漏洩していることが公表されている。しかし、各地
方自治体の立場上、まだ全部が明るみにされず、焼却灰
からの漏洩物質成分の種類および化学分析値は秘密事項
にされているのが現状である。一部の都道府県において
は焼却灰のコンクリート固化が行われているが、焼却灰
とコンクリートを一緒に固めるため、多量のコンクリー
トを必要とし、減量処理が不十分であった(最大コンク
リート50に対して焼却灰50程度)。また、従来の放
電プラズマ溶融法にしても、最終処分の安定スラグにす
るまでの工程が複雑であり、それに要する設備費がかな
り高い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明におい
ては、環境保全および公害防止のために、最終処分スラ
グをより安全で取り扱いが容易な固化成型体を得るため
のものである。
ては、環境保全および公害防止のために、最終処分スラ
グをより安全で取り扱いが容易な固化成型体を得るため
のものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は、焼却灰に放電プラズマ焼却処理を施すことにより、
焼却灰自体に瞬間的に数1,000〜10,000℃の
局所的高温状態(放電柱=放電プラズマ)を得ることが
できる(焼却灰平均の温度は温度モニター検出器で表示
される)。この現象により、焼却灰中に含有されている
ダイオキシン類の分解、揮発性有毒物質の低減および除
去が瞬時に行え、さらに減容された安定なスラグに処理
できる。
は、焼却灰に放電プラズマ焼却処理を施すことにより、
焼却灰自体に瞬間的に数1,000〜10,000℃の
局所的高温状態(放電柱=放電プラズマ)を得ることが
できる(焼却灰平均の温度は温度モニター検出器で表示
される)。この現象により、焼却灰中に含有されている
ダイオキシン類の分解、揮発性有毒物質の低減および除
去が瞬時に行え、さらに減容された安定なスラグに処理
できる。
【0008】従来からある放電プラズマ溶融法は焼却灰
に圧力が加わらず、昇温の方法も間接加熱に近い。した
がって、焼却灰が減容化された安定なスラグに分別され
るまでには複雑な処理工程と多くの設備が必要である。
に圧力が加わらず、昇温の方法も間接加熱に近い。した
がって、焼却灰が減容化された安定なスラグに分別され
るまでには複雑な処理工程と多くの設備が必要である。
【0009】本発明においては、放電プラズマ焼結処理
温度を溶融点以下に調整して焼却灰を処理し、得られた
固化成型スラグに耐浸水性及び補強コーティング材を塗
布することにより、より安全、かつ取り扱い容易な減容
固化スラグが得られる。また、本発明においては、放電
プラズマ焼結処理温度を融点以上に調整して焼却灰を処
理することにより、得られたスラグ中の大部分の重金属
を取り除くことができる。
温度を溶融点以下に調整して焼却灰を処理し、得られた
固化成型スラグに耐浸水性及び補強コーティング材を塗
布することにより、より安全、かつ取り扱い容易な減容
固化スラグが得られる。また、本発明においては、放電
プラズマ焼結処理温度を融点以上に調整して焼却灰を処
理することにより、得られたスラグ中の大部分の重金属
を取り除くことができる。
【0010】さらに、本発明の固化処理方法を可燃性放
射性廃棄物の焼却灰処理の固化成型に用いることによ
り、焼却灰の減容化と放射性核種のスラグ内封じ込みが
より簡便になる。
射性廃棄物の焼却灰処理の固化成型に用いることによ
り、焼却灰の減容化と放射性核種のスラグ内封じ込みが
より簡便になる。
【0011】
【発明の実施の形態】(1)固化成型しようとする焼却
灰を黒鉛型(ダイ)に充頃し、真空引きした後に圧力を
2.94×108Paまで加圧する。ダイオキシンおよ
び揮発性物質を除去するため、プラズマの温度を850
℃前後まで一気に昇温する。850℃前後の温度で5分
程度保持する。その際には、焼却灰局部の温度は1,0
00℃以上になっている。次に、 (2)この焼却灰を焼結減容スラグにするため、圧力を
5.88×108Paまで加圧し、さらに温度を1,1
00℃まで昇温し、この条件で10分程度焼結処理を行
う。又、焼却灰中の重金属を除去するためには放電プラ
ズマ焼結処理温度を1,300〜1,400℃で15分
程度保持する。
灰を黒鉛型(ダイ)に充頃し、真空引きした後に圧力を
2.94×108Paまで加圧する。ダイオキシンおよ
び揮発性物質を除去するため、プラズマの温度を850
℃前後まで一気に昇温する。850℃前後の温度で5分
程度保持する。その際には、焼却灰局部の温度は1,0
00℃以上になっている。次に、 (2)この焼却灰を焼結減容スラグにするため、圧力を
5.88×108Paまで加圧し、さらに温度を1,1
00℃まで昇温し、この条件で10分程度焼結処理を行
う。又、焼却灰中の重金属を除去するためには放電プラ
ズマ焼結処理温度を1,300〜1,400℃で15分
程度保持する。
【0012】(3)焼結処理後の焼却灰の体積は約1/
10以下に減容され、有毒揮発物質の除去された固化成
型スラグになる。 (4)得られた固化成型スラグに防水性、補強効果のあ
るコーティング液を塗布する。かかるコーティング材と
しては、エポキシ樹脂、ポリチオール等のエポキシ系樹
脂が使用される。
10以下に減容され、有毒揮発物質の除去された固化成
型スラグになる。 (4)得られた固化成型スラグに防水性、補強効果のあ
るコーティング液を塗布する。かかるコーティング材と
しては、エポキシ樹脂、ポリチオール等のエポキシ系樹
脂が使用される。
【0013】本発明で行われる放電プラズマ焼結(SP
S)の原理は、図1に示されるように、圧粉体試料に直
流パルス電圧をON−OFF繰り返し印加すると、圧粉
体間で1000〜10000℃の局所高温状態(放電プ
ラズマ)が生じる。したがって、粉体粒子表面では気化
と熔融現象を引き起こし、粒子間接触部ではネックとい
うくびれた部分ができ、溶着状態となる。
S)の原理は、図1に示されるように、圧粉体試料に直
流パルス電圧をON−OFF繰り返し印加すると、圧粉
体間で1000〜10000℃の局所高温状態(放電プ
ラズマ)が生じる。したがって、粉体粒子表面では気化
と熔融現象を引き起こし、粒子間接触部ではネックとい
うくびれた部分ができ、溶着状態となる。
【0014】又、図2は放電プラズマ焼結装置の模式図
で、上下電極にON−OFFのパルス電圧を印加し、さ
らに上下パンチに数トン〜数十トンの圧力を加圧する。
型の内部においては図1に示すような放電プラズマが焼
結固化しようとする粉体間で発生し、極めて短期間で焼
結固化が行われる。
で、上下電極にON−OFFのパルス電圧を印加し、さ
らに上下パンチに数トン〜数十トンの圧力を加圧する。
型の内部においては図1に示すような放電プラズマが焼
結固化しようとする粉体間で発生し、極めて短期間で焼
結固化が行われる。
【0015】
【実施例】第1工程(焼却灰中に含有されるダイオキシ
ン類、揮発性有毒物質の除去)一般家庭から排出される
都市ゴミを焼却装置で燃焼させ、その残査である焼却灰
に放電プラズマ焼結処理を施す。
ン類、揮発性有毒物質の除去)一般家庭から排出される
都市ゴミを焼却装置で燃焼させ、その残査である焼却灰
に放電プラズマ焼結処理を施す。
【0016】焼却灰を黒鉛型(ダイ)に充頃し、真空引
きした後に圧力を2.94×108Paまで加圧した。
ダイオキシンおよび揮発性物質を除去するため、プラズ
マの温度を850℃前後まで昇温させ、850℃前後の
温度で5分程度保持した。その際の焼却灰局部の温度は
1,000℃以上になった。
きした後に圧力を2.94×108Paまで加圧した。
ダイオキシンおよび揮発性物質を除去するため、プラズ
マの温度を850℃前後まで昇温させ、850℃前後の
温度で5分程度保持した。その際の焼却灰局部の温度は
1,000℃以上になった。
【0017】ダイオキシン、および揮発性有毒物質であ
る塩素、NOx、SOxの濃度を日常生活にさしつかえ
ない濃度(ダイオキシン濃度については0.005ng
−TEQ/g、NOx,SOxについては50ppm程
度)まで低減するために、850℃前後の温度領域で5
分間程度保持することが必要であった。
る塩素、NOx、SOxの濃度を日常生活にさしつかえ
ない濃度(ダイオキシン濃度については0.005ng
−TEQ/g、NOx,SOxについては50ppm程
度)まで低減するために、850℃前後の温度領域で5
分間程度保持することが必要であった。
【0018】第2工程(焼却灰の減容固化) 第1工程で処理した焼却灰を減容するため、黒鉛型中で
圧力を5.88×108paまで加圧し、さらに焼結反
応を起こさせるため温度を1,100℃まで昇温し、こ
の温度で10分程度保持した。
圧力を5.88×108paまで加圧し、さらに焼結反
応を起こさせるため温度を1,100℃まで昇温し、こ
の温度で10分程度保持した。
【0019】焼却灰の減容結果は、次のとおりであっ
た。 放電プラズマ焼結処理前の焼却灰の体積:75cm3 放電プラズマ焼結処理後のスラグの体積:7.0cm3
(直径:3.0cm×高さ:1.0cmの円筒ペレッ
ト) 又、得られた減容固化成型スラグ中の有害金属濃度に関
する、エネルギー分散型X線検出器を用いての測定結果
は、検出限界以下であった。
た。 放電プラズマ焼結処理前の焼却灰の体積:75cm3 放電プラズマ焼結処理後のスラグの体積:7.0cm3
(直径:3.0cm×高さ:1.0cmの円筒ペレッ
ト) 又、得られた減容固化成型スラグ中の有害金属濃度に関
する、エネルギー分散型X線検出器を用いての測定結果
は、検出限界以下であった。
【0020】第3工程(固化成型スラグの表面処理) 約1/10以下に減容され固化スラグの防水および補強
のため、得られた固化成型体の表面に表面処理材を塗布
した。
のため、得られた固化成型体の表面に表面処理材を塗布
した。
【0021】(焼却灰固化成型スラグの分析値)ダイオ
キシンに関しては、他の実験データより900℃程度の
加熱によって日常生活にさしつかえない濃度に低減され
る。現在のところ、厚生省が決めている焼却灰の規制値
は無く、参考値として0.0lng−TEQ/gという
目安の値が示されている。今回の放電プラズマ焼結法で
固化される焼結温度は、局所で1,000〜10,00
0℃程度、焼結体外部測定温度で1,100℃なのでこ
れらの一般データ値よりもさらにダイオキシンの濃度が
低減されている。
キシンに関しては、他の実験データより900℃程度の
加熱によって日常生活にさしつかえない濃度に低減され
る。現在のところ、厚生省が決めている焼却灰の規制値
は無く、参考値として0.0lng−TEQ/gという
目安の値が示されている。今回の放電プラズマ焼結法で
固化される焼結温度は、局所で1,000〜10,00
0℃程度、焼結体外部測定温度で1,100℃なのでこ
れらの一般データ値よりもさらにダイオキシンの濃度が
低減されている。
【0022】又、揮発性有毒物質に関しても、放電プラ
ズマ焼結温度範囲においては、SOx,NOxの値は3
0ppm以下になるという既成値が一般的に公表されて
いる。
ズマ焼結温度範囲においては、SOx,NOxの値は3
0ppm以下になるという既成値が一般的に公表されて
いる。
【0023】更に又、無機物の分析においては、エネル
ギー分散型X線分析装置(EDX)およびX線回折装置
を用いて測定した結果、有害金属等は検出されなかっ
た。
ギー分散型X線分析装置(EDX)およびX線回折装置
を用いて測定した結果、有害金属等は検出されなかっ
た。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、放電プラズマ焼結処理
を焼却灰に施し、さらに得られた固化成型スラグに防水
性、補強効果のある表面処理を施すことにより、固化成
型スラグの容積は処理前の焼却灰の嵩に比較して約1/
10に減容できる。さらに、高温で焼却灰を処理できる
ため、ダイオキシンおよび揮発性有毒物質の低減除去が
できる有効な焼却灰の固化処理方法である。
を焼却灰に施し、さらに得られた固化成型スラグに防水
性、補強効果のある表面処理を施すことにより、固化成
型スラグの容積は処理前の焼却灰の嵩に比較して約1/
10に減容できる。さらに、高温で焼却灰を処理できる
ため、ダイオキシンおよび揮発性有毒物質の低減除去が
できる有効な焼却灰の固化処理方法である。
【図1】 放電プラズマ焼結の原理を示す図である。
【図2】 放電プラズマ焼結装置の構造を示す図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三田村 久吉 茨城県那珂郡東海村白方字白根2番地の4 日本原子力研究所東海研究所内 (72)発明者 前田 敏克 茨城県那珂郡東海村白方字白根2番地の4 日本原子力研究所東海研究所内 Fターム(参考) 2E191 BA12 BD01 BD11 BD18 4D004 AA36 AB03 AB07 AB10 CA03 CA14 CA30 CA44 CA45 CA50 DA02 DA06
Claims (2)
- 【請求項1】 焼却灰に数トンから20トンまでの加圧
を行いながら放電プラズ焼却処理を施すことにより、灰
中に含有されるダイオキシンの分解、有害揮発物質(塩
素、NOx、SOx、水銀等)濃度の低減及び重金属
(Cr6+、Pb、Cu、Zn、Cd、Hg)の溶出防
止、分離除去が可能である焼却灰の固化処理方法。 - 【請求項2】 焼却灰に放電プラズマ焼結処理を施すこ
とにより、より低温、短時間で焼却灰の固化成型を行う
ことができ、最終処分灰の減容(元の容積の1/10以
下)を促進するこができ、さらに固化成型体に防水性、
表面保護用のコーテング材を塗布することによりスラグ
の廃棄および再利用がより安全、簡便にでき、地球環境
保護・環境修復に適合した焼却灰の固化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11167688A JP2000354841A (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 焼却灰の固化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11167688A JP2000354841A (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 焼却灰の固化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000354841A true JP2000354841A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=15854398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11167688A Pending JP2000354841A (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 焼却灰の固化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000354841A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3359016B2 (ja) | 2000-02-18 | 2002-12-24 | 三菱重工業株式会社 | 灰・土壌の無害化処理方法及び無害化処理装置 |
| KR100497188B1 (ko) * | 2002-09-03 | 2005-06-23 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 제강슬래그를 이용한 소각회내의 다이옥신 분해방법 |
| JP2007131496A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 石炭灰粉末を原料とした石炭灰焼結体の製造方法 |
| CN109675910A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-26 | 北京工大环能科技有限公司 | 一种用于飞灰中二噁英及汞等重金属的处理方法 |
-
1999
- 1999-06-15 JP JP11167688A patent/JP2000354841A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3359016B2 (ja) | 2000-02-18 | 2002-12-24 | 三菱重工業株式会社 | 灰・土壌の無害化処理方法及び無害化処理装置 |
| KR100497188B1 (ko) * | 2002-09-03 | 2005-06-23 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 제강슬래그를 이용한 소각회내의 다이옥신 분해방법 |
| JP2007131496A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 石炭灰粉末を原料とした石炭灰焼結体の製造方法 |
| CN109675910A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-26 | 北京工大环能科技有限公司 | 一种用于飞灰中二噁英及汞等重金属的处理方法 |
| CN109675910B (zh) * | 2019-01-17 | 2021-01-05 | 北京工大环能科技有限公司 | 一种用于飞灰中二噁英及汞等重金属的处理方法 |
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