JPH07236899A - 無機汚泥の無害化減量処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無機汚泥スラッジに含有する重金属の無害
化、塩類の除去とともに減量化が可能な無害化減量処理
方法を得て、処理コストを低減し、埋め立て処分のリス
クを軽減するとともにスラッジの再資源化を図る。 【構成】 廃酸、廃アルカリ、重金属または重金属化合
物を含有する廃液ないし汚泥を中和、脱水等の前処理を
施して得られた無機汚泥を、４００℃を越えない温度で
あって恒温時間が３０分以下の熱処理ないし天日によっ
て乾燥し、加圧した後、８００〜１２００℃で熱処理を
行う。また併用処理として、無機汚泥の乾燥と熱処理の
工程間に、アスベスト、ＥＰダスト、焼却灰等の他の廃
棄物と混練し、加圧処理ないし造粒処理する過程を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸、アルカリ、重金
属、または重金属化合物を含有する産業廃棄物の減量及
び無害化減量処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業廃棄物は無害化等の前処理の
のち、海洋投棄あるいは陸上での埋め立てにより最終処
分されている。近年、環境問題が提起されるにつれて、
産業廃棄物の海洋投棄によって広範な海域が汚染される
ことを懸念する動向が強まり、陸上への埋め立てによる
処分に対する依存度が増加している。

【０００３】産業廃棄物の中で、廃酸、廃アルカリ、廃
酸ないし廃アルカリを含有する廃液、重金属や重金属化
合物を含有する廃液は、有害物質や環境に悪影響を及ぼ
す成分が水に溶けており、そのまま最終処分すると、有
害物質が流出してしまう。そこで、前処理として中和
し、あるいは、無害化し、有害成分を沈殿させて固液分
離後、脱水したスラッジを最終処分している。

【０００４】前処理工程の中で、中和あるいは無害化、
沈殿は毒性の低減を、脱水は含有物の流出の抑制と廃棄
物の減量をそれぞれ目的としている。中和等の化学処理
により、硫化物、水酸化物を生じるものがあるが、現在
のところ水酸化物を生じるものが多用されている。脱水
には、圧力式濾過脱水機を用いており、処理により含水
率６０〜７０％のスラッジが得られる。

【０００５】最終処分するにあたり、適宜スラッジの溶
質試験を行い、結果が規制値を下回り、環境基準を満足
することを確認している。スラッジは、有害成分が水溶
性であるため、当然ながら海洋投棄よりも陸上への埋め
立てによる処分が適当とされている。多くのスラッジ
は、管理埋め立て地へ運搬され、最終処分される。最近
では、満杯となった埋め立て跡地の利用を試みる向きが
多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、廃酸、廃
アルカリ、廃酸ないし廃アルカリを含有する廃液、重金
属や重金属化合物を含有する廃液は、前処理として毒性
を低減し、沈殿後、固液分離したものを脱水し、得られ
たスラッジを最終処分として埋め立て処理している。

【０００７】従来の前処理で得られるスラッジについて
は、溶質試験によって投棄時における毒性を判定し、埋
め立て地周辺の安全を確認してはいるが、廃棄物処理に
ついて積極的で根本的な解決手段は未だなく、投棄後の
経時的な変化について把握されていない面が多い。

【０００８】例えば、中和、あるいは沈殿を目的として
投じられる処理剤との化学反応により副産物として生じ
る様々な塩類については、規制値と比較判断される他、
何も対策が講じられていない。また、多方面から投入さ
れたスラッジが混入することによる塩害や酸性雨等によ
り、ｐＨが変化し、無害化、沈殿処理をした重金属が再
び溶出して、埋め立て地から流出する等、十分起こり得
る問題に対して対応策がない。

【０００９】埋め立て地は、住宅地域を避けて選定され
る結果、山間部にあることが多く、河川水源に対する影
響を十分に考慮し、重大な汚染事故を確実に回避する必
要がある。水処理施設では、生物化学的酸素要求量を確
保するための不純物等の除去はある程度可能であるが、
重金属や塩類の処理は一定の水準には至っていない。埋
め立て地周辺の地下水汚染が懸念される中、処理技術の
向上、汚染対策ともおろそかになっている。

【００１０】脱水後のスラッジの含水率は、脱水性が良
好な圧力式の濾過脱水機を用いても平均して７０％程度
になる。そのため、乾燥するに至るまでかなりの時間を
要する。

【００１１】また、中和等の化学処理薬品の中でも特に
低コストとされるのものは、反応により水酸化物を生じ
ることが多いが、その結果、水酸化物を多量に含有する
スラッジは、水の浸透率がほぼ０に等しくなる。そのた
め、埋め立て地に雨水が流入した場合、スラッジは常に
泥状を呈し、地盤の固化安定が得られ難く、埋め立て跡
地の利用が困難となる恐れがある。

【００１２】昨今の廃棄物処理問題の動向から、最終廃
棄物の減量化を図るとともに、含有する有害物質の除去
や無害化等により、毒性を出来る限り低い水準に抑え、
将来的には、投棄による最終処理から、再利用や再資源
化に通じる処理方法に代えてゆくことが望まれている。

【００１３】本発明は、廃酸、廃アルカリ、重金属等を
含有する廃液の中和、脱水等の前処理で生じるスラッジ
に残留する有害物質の無害化、塩類の除去、スラッジの
減量化が可能な無害化減量処理方法を得て、処理コスト
を低減し、埋め立て処分のリスクを軽減するとともに、
スラッジの再資源化を図ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、廃酸、廃アルカリ、重金属等を含有
する廃液に中和、脱水等の前処理を施して得られるスラ
ッジに適切な温度管理下で乾燥処理、熱処理を加えて有
害物質の安定無害化と塩類の除去、スラッジの減量化を
行う。

【００１５】図１に、本発明の無機汚泥の無害化減量処
理方法を説明する処理フロー図を示す。本発明の無機汚
泥の無害化処理フローを実線で示し、その対比として、
従来技術に準ずる処理フローを破線で示す。

【００１６】前処理工程では、廃液の中和、脱水を行
う。ここで、第一鉄や第二鉄を含む廃液をベースとし、
薬品を加えて処理対象となる重金属を水酸化物や硫化物
として沈殿させて脱水し、含水率６０〜８０％程度のス
ラッジを得る。固液分離手段としては圧力式の濾過脱水
機などが考えられる。従来は、無機汚泥は、前処理工程
で得られた含水率の高いスラッジとしてそのまま陸上に
埋め立て処分されている。

【００１７】脱水で得られたスラッジは、その後乾燥工
程に進む。脱水と乾燥は、水の透水性の改善や有害物質
の安定化、スラッジの減量と後続処理の効果に影響す
る。乾燥工程が適切に行われたスラッジは、その後の処
理で従来比約７０％の減量化が可能となる。そこで脱
水、乾燥の重要性を確認するため各種測定試験を行っ
た。図２〜図６は、脱水、乾燥に関する各種測定試験結
果を示す説明図である。

【００１８】図２は、脱水スラッジの真比重測定試験の
結果を示している。試験では、既知重量の脱水スラッジ
を入れた体積目盛り付きの密閉容器に、一定体積の水を
投入して密閉後、上下左右にタッピングして空気を抜
き、１時間放置したのち、体積目盛りを読む。試験に用
いたスラッジは、ランダムに選び、偏りを避けた。脱水
スラッジの体積で脱水スラッジの重量を割り、真比重を
算出する。スラッジの平均真比重は、１．３３〜１．３
５であり、グラフからもわかるように真比重のばらつき
が小さい。そのため、乾燥、熱処理等の所要工程やコス
トが安定している。

【００１９】図３は、非熱処理スラッジと熱処理スラッ
ジの水の浸透率測定試験の結果を示している。試験で
は、底面に水を通す濾膜を貼った漏斗を二本用意し、一
方には非熱処理スラッジを、他方には熱処理スラッジを
同量入れ、そのうえから一定容量の水を投じて、スラッ
ジを透過し、滴下した浸透水を単位時間毎に測定する。
浸透率＝（単位時間の浸透水量／投入水容量）×１００
で算出し、グラフ化した。

【００２０】その結果、非熱処理スラッジは、浸透率が
ほぼ０％に等しく、このままのスラッジを埋め立て処分
した場合、雨期の埋め立て地は長期間にわたって泥状の
軟弱地盤のまま放置される。熱処理スラッジは、浸透率
が１０％程度あるため、グラフからわかるとおり、１日
程度の経過で水が浸透する。

【００２１】図４及び図５は、スラッジに含有する三価
の水酸化クロムが、酸素雰囲気での熱処理で六価クロム
に変化することを確認し、溶出する六価クロムの量を測
定した結果を示している。確認および測定では、クロム
濃度を５００ｐｐｍとなるようにスラッジ中の水酸化ク
ロム量を調整したもの一定量を電気炉に入れて熱処理す
る。熱処理後のスラッジの１０％溶出液を作製してクロ
ム溶出量の分析を行った。

【００２２】熱処理条件は、測定１として加熱最高温度
を変化させて、クロムの溶出量を調べるもので、昇温速
度５０℃／分で加熱し、目的の加熱最高温度に到達した
のち、そのまま３０分その温度を維持した。その結果、
図４に示すように、昇温速度５０℃／分、最高温度維持
時間３０分の条件では、加熱最高温度４００℃を越える
と、六価クロムの溶出が顕著となることから、４００℃
を加熱最高温度として設定した。

【００２３】測定２は、最高温度での加熱時間を変化さ
せて、クロムの溶出量を調べるもので、昇温速度５０℃
／分で加熱し、加熱最高温度４００℃に到達したら、目
的の加熱時間だけ最高温度を維持した。その結果、図５
に示すように、加熱時間が４０分を越える付近からクロ
ムの溶出が見られることがわかる。熱処理条件によって
ある程度の差異はあるものの、加熱最高温度４００℃付
近、加熱時間３０分付近に熱処理の限界があるものと思
われる。

【００２４】図６は、前出の測定結果に基づき、加熱時
間を３０分に固定し、加熱最高温度を４００℃に設定し
て、常温〜４００℃間の温度別の減重量効果を測定した
結果を示す。試験では、一定量のスラッジを電気炉に入
れ、５０℃／分で加熱し、５０℃、１００℃、２００
℃、３００℃、４００℃における重量を測定し、熱処理
前後の重量比率により、減重量率を算出した。多くの試
料について測定した結果をグラフに示す。

【００２５】図６からわかるように、常温〜３００℃で
は、減重量率は等差的に大きくなるが、１００℃前後で
は、試料による結果のばらつきが大きく安定していな
い。３００〜４００℃では、減重量率が一定となり、減
量化に適当な加熱温度がこの温度域にあることがわか
る。適当な加熱温度で管理することにより約７０％の減
量が期待できる。

【００２６】図７には脱水スラッジに乾燥処理を行った
後の溶出試験結果を説明する図表を示す。２００〜１２
００℃で熱乾燥処理した場合と天日により乾燥処理した
場合について示している。亜鉛、鉄等は加熱温度の上昇
により、溶出量の減少が見られるものの、高温度では逆
に増加に転じており、六価クロムは加熱により溶出量が
増加をたどっている。このように、むやみに熱を加える
とかえって重金属が溶出しやすくなる恐れがあることか
ら、天日による乾燥処理も適当な方法の一つといえる。

【００２７】乾燥工程により、含有する重金属化合物が
安定するため、溶出率が低下する。水酸化物は、乾燥前
では結晶水や分子による保水性が大きい点が問題となっ
ているが、乾燥により、保水力が低下し、水の浸透性が
改善する。浸透性の改善は、結晶水の形態、分子構造に
何らかの変化が生じるためと推定される。適切な条件で
乾燥工程を終了し、毒性が抑えられ、減量されたスラッ
ジは、従来通り、そのまま埋め立て処分することも可能
である。

【００２８】しかし、本発明では塩類を除去し、重金属
をさらに無害化するため、続いて２次、３次処理工程へ
進む。２次処理工程では、３次処理工程へ進むための前
処理としてスラッジに加圧処理が施される。また、後述
するように他の廃棄物を混合して併行処理する場合は、
ここで十分に攪拌し、そのまま３次処理工程へ送るため
に造粒塊の大きさを揃えるなどの処理も行う。

【００２９】３次処理工程は、８００〜１２００℃の比
較的高い温度で熱処理を行うものである。熱処理を行う
と、スラッジに含まれる重金属水酸化物は安定した酸化
物に変化し、無毒化されるとともに、７００℃を越える
高温により酸化物の嵩が減少し、その寸法変化率が減少
して安定する。例えば、８００℃付近で重金属酸化物
は、約１０％減少する。

【００３０】含有塩類も、その構造によって相違はある
が、８００℃前後では、そのほとんどが昇華して、安定
した物質に変化する。本発明の無機汚泥の無害化減量処
理方法における熱処理工程では、１２００℃を越えた付
近で、スラッジに含有する金属酸化物が溶融を起こす。
通常、金属酸化物単体の溶融温度は、例えば酸化鉄では
１５００℃を越えるなど、かなり高温であるが、スラッ
ジ中では様々な含有物が触媒の役割を果たすため、溶融
温度より低温域で溶融状態が得られるものと推察され
る。熱処理後、冷却するとして各酸化物が融合した状態
で含有する最終廃棄物が得られる。

【００３１】本発明の無機汚泥の無害化減量処理方法の
利用として、図中に示すように、１次処理での乾燥工程
を終えたスラッジに、他種の廃棄物を混合する付属工程
を加えてもよい。混合する廃棄物としては、ＥＰダス
ト、アスベスト、焼却灰などが挙げられる。また、混合
する付属工程の添加物としてガラス原料を投入するが、
このガラス原料としては廃棄物であるガラスくずなど、
シリカを主成分とするものが考えられる。

【００３２】従来技術としては、乾燥工程前にこのよう
な廃棄物を混合して、乾燥させて埋め立て処分すること
により、単独処理の難しい廃棄物を併行して処理し、ス
ラッジの固化と水の浸透性の改善を行う処理方法が知ら
れている。しかし、アスベストや焼却灰等に含まれる有
害物質が流出したり、スラッジと他の廃棄物の混合によ
り他の有害物質が生成する問題があり、適切な処理とは
いえない。

【００３３】これらの廃棄物を、本発明の工程に組み入
れて併行処理することにより、容易な処理となる。例え
ばアスベストは、高温溶融を必要とするが、スラッジに
混合して熱処理した場合、比較的低温で溶融処理が出来
る。また、本発明の実施に要する処理コストの低減に役
立つものと思われる。

【００３４】本発明の無機汚泥の無害化減量処理方法
に、優れた廃液処理技術を組み合わせて、前処理工程で
生成する脱水濾液を処理することにより、産業廃棄物全
体の無害化、減量化と再資源化が期待できる。従来では
図１に示す通り、脱水濾液は、簡単な廃水処理を経て、
海洋投棄されることが多いが、無害化が可能な優れた廃
水処理により河川や下水道への放流を可能とし、あるい
は、蒸発焼却処分により、廃液中の有害物質を完全分離
して無害化、減量化し、ひいては再資源化を図ることが
期待される。

【００３５】

【実施例】本発明の無機汚泥の無害化減量処理方法の実
施例を図面とともに説明する。図８は、本発明の実施例
における産業廃棄物処理プラントの概略説明図である。
中和、脱水等の前処理工程が終了したスラッジを搬送機
１により、乾燥機２へ投入し、１次処理を行う。

【００３６】乾燥工程を終了したスラッジは、成分によ
って様々な処理経路へ送られる。一般的な経路として
は、乾燥機２からそのまま圧力機３へ搬送されて２次処
理が行われ、続いて熱処理機４により３次処理を経て冷
却機５で冷やされ、その後、埋め立て処分される。今後
は、処理プラントの技術を向上させて、粉砕機６により
処理し、再利用工程に回収することが望ましい。

【００３７】乾燥工程を終了したスラッジに、アスベス
トなどの他の廃棄物や添加物を混練して併用処理する設
備も考えられる。混練物は、再利用工程に送られるもの
と、搬送機８により３次処理へ送られるもの、造粒機７
を経て２次処理へ回るものがある。スラッジに混入する
廃棄物等には、乾燥機、圧力機を経て熱処理が完了した
ものを粉砕したものも含む。乾燥機、熱処理機で生成し
た排ガスはサイクロン９へ送って一部を回収し、熱源と
して再利用するなどの用途が考えられる。排ガスは最終
的にはバグフィルター１０を経て排出される。

【００３８】本発明の無機汚泥の無害化減量処理方法で
の生成廃棄物を、一般的な埋め立て処分にすると仮定し
て、以下にコストの試算を行った。１カ月に２５日稼働
として１日に１５トンの最終廃棄物を運搬、投棄する事
業所を対象とする。運搬費及び投棄処分費は、首都圏か
ら地方に搬出するとして、１ｋｇの最終廃棄物あたり２
０円かかるとされている。また、本発明の無機汚泥の無
害化処理方法により、最終廃棄物が従来と比べて７０％
減量化されるものとする。

【００３９】従来、この事業所では１カ月あたりの運搬
費及び投棄処分費として１５０００ｋｇ×２０ｋｇ／円
×２５日＝７，５００，０００円程が必要であったと仮
定される。無害化減量処理対象となる元々の廃棄物の量
は変わらないすると、本発明の処理方法では最終廃棄物
が７０％減量され、その結果１カ月あたりの運搬費及び
投棄処分費として１５０００ｋｇ×（１−０．７）×２
０ｋｇ／円×２５日＝２，２５０，０００円となり、差
額５２５万円／月の経費軽減となるものと試算される。
毎日行われてい運搬が３日に１度で足りるため、交通量
の減少につながり、埋め立て地の延命によるコスト低減
も大きい。

【００４０】本発明の無機汚泥の無害化減量処理方法を
実施するものとして、１日に１５トンの脱水スラッジを
処理する能力があり、乾燥機、圧力機、熱処理機、冷却
機等の処理設備と保安設備等を備えたプラントでは、概
算として約２億円の設備費がかかるものと思われる。金
利を年１．０７％とし、７年で減価償却とすると、１月
あたり２００，０００，０００円／（７年×１２カ月）
×１．０７＝２５５万円／月の設備費となる。また、燃
料費に７０万円／月、人件費に５０万円／月（一人
分）、雑費を含めて１カ月あたり約４００万円の施設費
が試算される。例えば前出の事業所では、従前、運搬及
び投棄に要した経費で、プラント建設と運営も出来るも
のと考えられる。

【００４１】

【発明の効果】上記のように、本発明の無機汚泥の無害
化減量処理方法では、脱水スラッジを適切な方法で乾燥
することにより、水の浸透性が良好になり、重金属沈殿
物が安定化する。重金属の溶出が起こり難く、スラッジ
の減量ができる。そのまま乾燥したスラッジを埋め立て
処理しても、埋め立て跡地の地盤は良好なものが得られ
る。さらに、熱処理を加えることにより、重金属化合物
はより安定し、無毒化されるとともにその容積率が減少
する。含有塩類も昇華により除去され、残留する金属酸
化物も溶融して堅く結びつき、化学的に安定する。

【００４２】重金属や塩類の溶出が避けられ、安全性が
確保できるため、管理埋め立て地に限らず、一般の造成
地への投棄や、再利用が可能となる。従来比７０％の減
量が可能となるため、産業廃棄物の運搬と処理に要する
労力と経費を大幅に低減し、埋め立て地を延命できる。
また本発明の処理方法は、他の廃棄物との併用処理を容
易にする等の効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無機汚泥の無害化減量処理方法を説明
する処理フロー図である。

【図２】脱水、乾燥に関する各種測定試験結果を示す説
明図である。

【図３】脱水、乾燥に関する各種測定試験結果を示す説
明図である。

【図４】脱水、乾燥に関する各種測定試験結果を示す説
明図である。

【図５】脱水、乾燥に関する各種測定試験結果を示す説
明図である。

【図６】脱水、乾燥に関する各種測定試験結果を示す説
明図である。

【図７】脱水スラッジに乾燥処理を行った後の溶出試験
結果を説明する図表である。

【図８】本発明の実施例における産業廃棄物処理プラン
トの概略説明図である。

【符号の説明】

１ 搬送機 ２ 乾燥機 ３ 圧力機 ４ 熱処理機 ５ 冷却機 ６ 粉砕機 ７ 造粒機 ８ 搬送機 ９ サイクロン １０ バグフィルター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃酸、廃アルカリ、重金属または重金属
   化合物を含有する廃液ないし汚泥を中和、脱水等の前処
   理を施して得られた無機汚泥を乾燥し、加圧した後、８
   ００〜１２００℃で熱処理を行うことを特徴とする無機
   汚泥の無害化減量処理方法。
2. 【請求項２】 廃酸、廃アルカリ、重金属または重金属
   化合物を含有する廃液ないし汚泥を中和、脱水等の前処
   理を施して得られた無機汚泥を、４００℃を越えない温
   度であって恒温時間が３０分以下の熱処理ないし天日に
   よって乾燥することを特徴とする請求項１記載の無機汚
   泥の無害化減量処理方法。
3. 【請求項３】 廃酸、廃アルカリ、重金属または重金属
   化合物を含有する廃液ないし汚泥を中和、脱水等の前処
   理を施して得られた無機汚泥を乾燥した後、アスベス
   ト、ＥＰダスト、焼却灰等の他の廃棄物と混練し、加圧
   処理ないし造粒処理した後、熱処理を行うことを特徴と
   する請求項１記載の無機汚泥の無害化減量処理方法。