JPH09285773A

JPH09285773A - 廃棄物処理剤および処理方法

Info

Publication number: JPH09285773A
Application number: JP8100780A
Authority: JP
Inventors: Kenji Uejima; 健二上島; Masakazu Kamikita; 正和上北
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】有害な重金属などを含有する廃棄物、特に都
市ゴミ焼却炉から排出されるアルカリ性の飛灰に含まれ
る有害な重金属などが再溶出しないように安定化する。【解決手段】水ガラスなどのアルカリ金属の珪酸塩
と、過酸化水素、過酸化水素水などの酸化剤水溶液また
は水溶性の酸化剤とを主成分とする廃棄物処理剤を、重
金属を含有する都市ゴミ焼却灰１００重量部に対して３
〜３０重量部添加し、必要に応じて水を加え混練する廃
棄物処理方法であり、好ましくは、水ガラスが珪酸ナト
リウム固形分換算で９重量％以上３８．５重量％以下、
過酸化水素が０．４５重量％以上２２．５重量％以下で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害な重金属など
を含有する廃棄物を安定化処理するのに有効な、廃棄物
処理剤および処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現代、日本では約４８００万トン（１９
８８年）の一般廃棄物と、約３．１億トン（１９８５
年）の産業廃棄物が排出されている。西暦２０００年に
は、一般廃棄物は約８０００万トンに、産業廃棄物は約
６億トンに達すると予測されている。そのうち一般廃棄
物の約７割が焼却処理され、約２割が直接処分されてい
る。また、産業廃棄物は、約４割が再生利用され、約３
割が焼却などによって減容化されて処分され、約３割が
直接最終処分場で廃棄されている。これらの焼却された
一般廃棄物や産業廃棄物は、有害な重金属が大量に含ま
れているために、処分に関する規制が大幅に強化される
方向にある。

【０００３】例えば都市ゴミ処理場の場合、ゴミの中に
含まれるカラー印刷の紙やセロファン類にはカドミウム
（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈ
ｇ）、砒素（Ａｓ）、銅（Ｃｕ）など、プラスチック類
にはカドミウム、鉛、亜鉛（Ｚｎ）、クロム、水銀、砒
素などが含まれており、そのようなゴミを焼却すること
によって、重金属が濃縮された灰が得られる。焼却場で
は、この灰を、ゴミのもえがらからなる主灰と、バグフ
ィルターなどで回収される飛灰とに分けて回収する場合
が多くなってきている。この主灰、飛灰ともに重金属が
含まれているが、飛灰では特に重金属が溶出しやすくな
っている。焼却場では、焼却時に発生する塩化水素ガス
を捕捉するために、排気経路途中で消石灰や生石灰を吹
き込んでいる。これらは塩酸ガスと結合して塩化カルシ
ウムとなるために、排ガス中の塩酸ガス濃度を低減でき
る。ところが、排ガス中の未反応の消石灰や生石灰が飛
灰中に残存するために、飛灰はｐＨ１２以上の高アルカ
リ性となる。飛灰には鉛が高濃度に含まれており、この
鉛は高アルカリ性では鉛酸塩として水溶性となる性質が
あるために、灰を未処理で廃棄すると鉛が溶出すること
になる。焼却場では、廃棄物の固化と、有害金属溶出防
止の目的で、飛灰をセメントと混合し、水を加えて混練
した後、養生固化して廃棄したり、主灰と混ぜて埋め立
てたりしている。しかしながら、セメントはアルカリ性
であるところから、このような飛灰に対してセメントを
大量に加えると、鉛の溶出は抑制されない。したがっ
て、単にセメントで固化する従来の処理方法には種々の
問題があり、用途を限定しなければ二次公害が発生する
恐れがある。

【０００４】また、飛灰処理にキレート化剤が試験的に
使用されているが、とくにアルカリ性が高く鉛含有量の
多い飛灰に対しては、飛灰の重量に対して６％以上加え
ないと規制値以下に抑制されないものもある。一般に、
この様なキレート化剤は単価がセメントの５０倍から８
０倍と高価であるため、ランニングコストの面で大きな
負担になると考えられる。

【０００５】以上のように、従来のセメントやキレート
化剤を用いた、廃棄物中の重金属の安定化処理には数々
の問題があることが分かってきた。加えて、国内の陸上
埋立処分地の不足も問題になりはじめており、少量の処
理剤の添加で、廃棄物中の有害な重金属が再溶出しない
よう強力に安定化することが可能な処理剤および処理方
法が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
有害な重金属などを含有する廃棄物を安定化処理するの
に有効な廃棄物処理剤を提供することである。特に、本
発明は、上記のごとく焼却炉から排出されるアルカリ性
の飛灰に含まれる有害な重金属などが再溶出しないよう
に安定化することが可能な、廃棄物処理剤を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な問題を解決するために鋭意検討した結果、この目的を
達成し得る廃棄物処理剤を得るに至った。即ち、本発明
の処理剤は、水ガラスなどのアルカリ金属の珪酸塩と、
過酸化水素などの酸化剤を併用してなることを特徴とす
る廃棄物処理剤である。

【０００８】

【作用】本発明のメカニズムついて説明する。本発明の
作用メカニズムに関しては必ずしも明らかではない。し
かし、本発明の処理剤は、いくつかのメカニズムの複合
効果により、廃棄物中の重金属を安定化することができ
ると考えられる。

【０００９】先ず、水ガラスなどのアルカリ金属の珪酸
塩は、その遊離珪酸イオンが重金属などの多価金属イオ
ンと直接反応して重金属を安定化させる。また、水ガラ
スなどのアルカリ金属の珪酸塩は、廃棄物が都市ゴミ焼
却灰のようにカルシウムなどの多価金属塩を多量に含む
場合には、この多価金属塩と反応し固化する。この反応
生成物が、廃棄物の表面を被覆することにより、重金属
の溶出を防ぐことができる。さらに、上記のようにして
生成した珪酸塩の固化物はゲル状態であり、活性が高
く、大きな表面を有するため、その表面に重金属を吸着
する。

【００１０】一方、過酸化水素のような酸化物は、前記
アルカリ金属の珪酸塩の遊離珪酸イオンや、珪酸塩と廃
棄物中の多価金属イオンとの反応生成物である珪酸塩固
化物の表面を活性化し、重金属イオンとの反応を促進す
る。また、都市ゴミ焼却灰などは多くの場合アルカリ性
であるため、多量の鉛が溶出し問題視されている。鉛は
アルカリ溶液中では亜鉛酸イオンとして溶解していると
考えられ、このときの鉛の酸化数は２価である。過酸化
水素のような酸化物は、亜鉛酸イオン中の鉛を酸化し、
４価の鉛とするため、鉛酸が生成する。鉛酸イオンは、
カルシウムのような多くの金属イオンとアルカリ領域で
も不溶性の化合物を生成する。

【００１１】本発明の処理剤は、上記のようなメカニズ
ムの複合効果によって、重金属の溶出を効果的に抑える
ものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明で使用するアルカリ金属の
珪酸塩について詳しく説明する。アルカリ金属の珪酸塩
としては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウ
ムなどが挙げられるが、入手の容易さ、価格などの面か
ら考えると、工業的に多量に生産されている水ガラスが
望ましい。水ガラスには、Ｎａ₂ＯとＳｉＯ₂の組成比
により、オルソ、１号、２号、３号、４号などの種類が
規定されているが、本発明で用いるものとしては、これ
らのいずれでも良いし、その混合物を用いても良い。ま
た、それぞれの水ガラスには、溶液のものと粉末のもの
があり、本発明では、溶液のものを用いることが好まし
いが、粉末のものを溶解して用いても良い。

【００１３】本発明で用いる酸化剤について説明する。
本処理剤に用いる酸化剤は水溶液または水溶性であり、
過酸化水素、過酸化水素水、過硫酸カリウム、過硫酸ナ
トリウム、過硫酸アンモニウム、過塩素酸、過塩素酸ソ
ーダ、亜塩素酸ソーダ、過酸化ソーダ、サラシ粉、高度
サラシ粉、過マンガン酸カリウムなどが挙げられる。こ
れらの酸化剤のうち、安全性や安定性の面から、過酸化
水素、過酸化水素水、過酸化ソーダが望ましい。

【００１４】次に、本発明に係る廃棄物処理剤の作製方
法に付いて説明する。本処理剤は、それぞれの成分を予
め混合してもよいし、使用に際して各成分を混合しても
よいし、また、各成分を同時に廃棄物に対して添加して
もよい。さらには、廃棄物の処理時に、セメントやキレ
ート剤その他の処理剤成分、および廃棄物の全てを同時
に混合してもよく、混合の仕方とか順序についても特に
制限はない。

【００１５】また、処理剤中の各成分の含有量は、対象
とする飛灰により異なる。水ガラスや過酸化水素水の工
業製品は、様々な濃度のものが発売されている。したが
って、各成分の含有量の表記としては、珪酸塩類に関し
ては固形分の濃度で、過酸化水素に関しては過酸化水素
の濃度で表記する。過酸化水素の含有量としては、ごく
少量でも効果を発揮するが、製品の安定性などを考える
と、過酸化水素濃度で０．４５重量％以上であることが
好ましい。また、過酸化水素の含有量が多すぎると、酸
素が発生し泡立ってしまうため、２２．５重量％以下で
あることが好ましい。珪酸塩の含有量に関しては、少な
すぎると十分な効果が得られないため、９重量％以上で
あることが好ましい。一方、珪酸塩類の濃度が高すぎる
と処理剤の粘度が高くなりすぎるため、３号水ガラスの
固形分濃度３８．５重量％以下であることが好ましい。
また、ｐＨ調節することが必要な場合には、硫酸アルミ
ニウムや、硫酸、燐酸、塩酸、硫酸マグネシウムなどの
酸剤を添加しても良い。また、燐酸塩や炭酸塩などの、
他のメカニズムで重金属を安定化する添加剤をさらに添
加することも可能である。したがって、それぞれの成分
の混合比に関しては、特に制限はない。

【００１６】次に、本発明の処理剤による廃棄物の処理
方法を説明する。本発明の処理方法は、上記のような処
理剤を廃棄物に添加し、必要に応じて水を添加したもの
を混練することを特徴とする。本発明の好ましい実施態
様としては、ホッパーに集められたダストや飛灰などの
廃棄物に対して、薬剤タンクから供給される前記の廃棄
物処理剤を混合し、必要に応じてこれに水を加え、賦型
装置内で十分に練り合わせて押し出す。一般に、従来の
セメントによる処理方法では、廃棄物１００重量部に対
して１０〜３０重量部のセメントを加えて混練を行う。
これは処理物の減容化の観点から、３０重量部以上の処
理剤の添加は現実的でないからである。本発明の処理剤
を用いる場合には、セメントを同量加えた場合よりも優
れた性能が得られる。そのために、例えば、セメントと
同等の重金属安定化能を希望する場合には、セメントよ
りも少量の添加でよく、固化物の減容化が期待できる。
また、従来のセメントでは３０重量部添加しても重金属
の安定化が不十分な場合が多い。このような場合には、
本発明の処理剤をセメントの場合と同量加えることで、
より強力な重金属安定化効果が期待できる。上記のよう
に、本処理剤の飛灰に対する添加量は、処理物の減容化
の観点から３０重量部以下であることが望ましい。ま
た、同じ焼却場でも被処理物のＰｂ含有量などは大きく
変化するので、安定的に処理剤の効果を発現させるとい
う観点から、廃棄物に対して本処理剤は３重量部以上添
加することが望ましい。

【００１７】

【発明の効果】本発明の廃棄物処理剤を用いて、有害重
金属を含有する産業廃棄物や都市ゴミの焼却炉から排出
されるＥＰ灰やバグ灰（特に、消石灰や生石灰を吹き込
んだＥＰ灰やバグ灰）を処理することで、有害重金属、
特にＰｂが効率よく安定化され、溶出量が減少し、安定
化処理に非常に有効なものである。有害重金属では鉛、
カドミウム、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛などを
安定化できる。また、本発明の廃棄物処理剤を用いるこ
とにより、半導体工場やメッキ工場から排出される高濃
度の銅、水銀などを含む産業処理物の処理を行うことが
出来る。例えば、半導体工場やメッキ工場のような各種
廃液の処理後に排出されるスラリー状スラツジや脱水ケ
ーキスラッジ、あるいは製鋼所での電気炉溶融窯などの
作業場での作業環境保全用の有害集塵ダスト、都市ゴミ
溶融炉からでる飛灰、あるいは埋立投棄処分などによる
汚染土壌などを安定化処理することが出来、この際、有
害重金属が安定化され、溶出量が抑えられる。

【００１８】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１９】（実施例１）３号水ガラス溶液（固形分濃
度；３８．５重量％）と過酸化水素水（濃度；３０重量
％）を混合し、表１に示すような処理剤１−１から１−
３を作製した。また、水ガラス溶液単独、および過酸化
水素水単独のものを比較剤１−１、および１−２として
用いた。なお、表１には、処理剤中の有効成分の濃度と
して、処理剤中に含有される水ガラスの固形分濃度（重
量％）、および過酸化水素の濃度（重量％）を計算した
値も示した。

【００２０】

【表１】

【００２１】都市ゴミ焼却工場から排出された、鉛を大
量に含有する焼却飛灰（無処理における環境庁告示１３
号法によるＰｂ溶出量１００ｍｇ／Ｌ、溶出液のｐＨ１
２．０２）３０ｇに対して、上記の処理剤１−１から１
−３、または比較剤１−１、１−２を６ｇ（飛灰に対し
て２０重量部）と、水９ｇ（飛灰に対して３０重量部）
を添加し、よく混練した。混練物を、２０℃で７日間養
生した後、破砕し、環境庁告示１３号法により、Ｐｂ溶
出量および溶出液のｐＨを測定した。その結果を、表２
に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】表２の結果から明らかなように、水ガラス
溶液もしくは過酸化水素水を単独で用いた比較例と比較
して、水ガラス溶液と過酸化水素水を混合した本処理剤
は、何れもＰｂ濃度を低く押さえることができている。
すなわち、この結果は、水ガラスと過酸化水素を併用す
ることにより、相乗効果が得られることを示している。

【００２４】（実施例２）３号水ガラス溶液（固形分濃
度；３８．５重量％）と過酸化水素水（濃度；３０重量
％）を混合し、表３に示すような処理剤２−１から２−
３を作製した。また、水ガラス溶液単独のものを比較剤
２−１として用いた。なお、表３には、処理剤中の有効
成分の濃度として、処理剤中に含有される水ガラスの固
形分濃度（重量％）および過酸化水素の濃度（重量％）
を計算した値も示した。

【００２５】

【表３】

【００２６】都市ゴミ焼却工場から排出された、鉛を大
量に含有する焼却飛灰（無処理における環境庁告示１３
号法によるＰｂ溶出量１００ｍｇ／Ｌ、溶出液のｐＨ１
２．０２）３０ｇに対して、表４に示す量の上記処理剤
２−１から２−３または比較剤２−１と、水９ｇ（飛灰
に対して３０重量部）を添加し、よく混練した。混練物
を、２０℃で７日間養生した後、破砕し、環境庁告示１
３号法により、Ｐｂ溶出量および溶出液のｐＨを測定し
た。その結果を表４に示す。

【００２７】

【表４】

【００２８】表４の結果から明らかなように、３号水ガ
ラス溶液を単独で用いた比較例と比較して、水ガラス溶
液に対して過酸化水素水を混合した本処理剤は、何れも
Ｐｂ濃度を低く抑えることができている。すなわち、こ
の結果は、水ガラスに少量の過酸化水素を添加すること
により、相乗効果が得られることを示している。

【００２９】（実施例３）３号水ガラス溶液（固形分濃
度；３８．５重量％）と過酸化水素水（濃度；３０重量
％）を混合し、表５に示すような処理剤３−１を作製し
た。また、水ガラス溶液単独のものを比較剤３−１とし
て用いた。なお、表５には、処理剤中の有効成分の濃度
として、処理剤中に含有される水ガラスの固形分濃度
（重量％）および過酸化水素の濃度（重量％）を計算し
た値も示した。

【００３０】

【表５】

【００３１】表６に示すような、都市ゴミ焼却工場から
排出された、鉛を大量に含有する２種類の焼却飛灰３０
ｇに対して、表７に示す量の上記処理剤３−１または比
較剤３−１と、水１８ｇ（飛灰に対して６０重量部）を
添加し、よく混練した。混練物を、２０℃で７日間養生
した後、破砕し、環境庁告示１３号法により、Ｐｂ溶出
量および抽出液のｐＨを測定した。その結果を、表７に
示す。

【００３２】

【表６】

【００３３】

【表７】

【００３４】表７の結果から明らかなように、水ガラス
溶液を単独で用いた比較例と比較して、水ガラス溶液と
過酸化水素水を混合した本処理剤は何れもＰｂ濃度を低
く抑えることができている。また、同様の効果が、異な
る飛灰に対しても見られることが分かる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリ金属の珪酸塩と、酸化剤水溶液
または水溶性の酸化剤とを主たる構成成分とすることを
特徴とする廃棄物処理剤。
【請求項２】アルカリ金属の珪酸塩が水ガラスであ
り、酸化剤水溶液または水溶性の酸化剤が過酸化水素、
過酸化水素水、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過
硫酸アンモニウム、過塩素酸、過塩素酸ソーダ、亜塩素
酸ソーダ、過酸化ソーダ、サラシ粉、高度サラシ粉、過
マンガン酸カリウムからなる群から選ばれる少なくとも
１つであることを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理
剤。
【請求項３】アルカリ金属の珪酸塩が水ガラスであ
り、酸化剤水溶液または水溶性の酸化剤が過酸化水素も
しくは過酸化水素水であることを特徴とする請求項１記
載の廃棄物処理剤。
【請求項４】水ガラスを、珪酸ナトリウム固形分換算
で９重量％以上、３８．５重量％以下含有し、過酸化水
素を０．４５重量％以上、２２．５重量％以下含有する
請求項３記載の廃棄物処理剤。
【請求項５】請求項１〜４に記載の廃棄物処理剤を、
重金属を含有する都市ゴミ焼却灰１００重量部に対して
３〜３０重量部添加し、必要に応じて水を加え混練する
こと特徴とする廃棄物処理方法。