JPH0975894A

JPH0975894A - 廃棄物処理方法

Info

Publication number: JPH0975894A
Application number: JP7237500A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kuromatsu; 秀寿黒松; Toru Yoshida; 融吉田; Takashi Funahashi; 孝舟橋; Masakazu Kamikita; 正和上北
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物中の有害金属に対する有害金属安定化
の処理方法を提供する。【解決手段】固形分濃度５０〜６５％の水ガラス水溶
液を、廃棄物焼却炉の余熱などを利用した保温ヒータ
（１）にて５０〜１００℃加温した貯蔵タンク（２）に
受け入れ、貯蔵タンク（２）より払い出した水ガラス水
溶液と供給水加温部（４）で加温ヒータ（５）により５
０〜８０℃程度に加温された供給水と、加温ヒータ
（８）で加温された混合機（７）で混合し、希釈された
水ガラス水溶液を混練機（１２）に供給する一方、被処
理物である廃棄物焼却飛灰などの廃棄物を、廃棄物ピッ
ト（１０）から混練機（１２）へ供給し、希釈された水
ガラス水溶液と充分に混練した後、排出する廃棄物処理
方法であり、廃棄物中の有害金属などを安定化すること
に有効であり、特に、廃棄物焼却飛灰のＰｂの安定化に
有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物中の有害金
属等を安定化するのに有効な廃棄物処理方法に関するも
のであり、特に鉛（Ｐｂ）の溶出を抑制することが困難
な廃棄物焼却飛灰を安定化処理するのに有効な廃棄物処
理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、有害金属等を含む廃棄物を処理す
る際には、廃棄物が乾物の場合、運搬中の飛散を防止す
る目的で、加湿処理が行われてきた。しかしながら、従
来の単なる加湿方法の場合、廃棄物中の有害金属の安定
化を目的としていないため、有害金属が溶出し、２次公
害が発生する恐れがある。特に、都市ゴミ焼却の際、電
気集塵機器やバグフィルターで捕捉された飛灰は、Ｐｂ
等の低融点の有害金属が高濃度に含まれているにもかか
わらず、なんら安定化処理されずに埋立処理されてき
た。しかし今日、埋立処分地が不足する中、処分地自ら
が自主的に廃棄物の受入基準を設ける等の処置がとられ
ているため、充分な安定化処理が行われていない廃棄物
は、廃棄できる処分地がなく、問題となっている。

【０００３】このように、今日、従来加湿しか行われて
いなかった廃棄物はそのままでは廃棄することはでき
ず、このような廃棄物に対して、有害金属等を溶出しな
い状態に安定化する処理方法が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
廃棄物処理の現状を鑑み、廃棄物中の種々の有害金属を
確実に安定化することが可能な廃棄物処理方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の従
来技術における問題点を解決する目的で鋭意検討した結
果、この目的を達成しうる新たな廃棄物処理方法を得る
に至った。即ち、本発明の廃棄物処理方法は、高濃度
（固形分濃度が５０〜６５重量％）の水ガラス水溶液を
主たる構成成分としてなる処理剤を、廃棄物処理施設内
で水で適度に希釈した後、廃棄物に添加、混練すること
を内容とするものである。

【０００６】廃棄物焼却飛灰に多く含まれているＰｂは
両性金属であるため、アルカリ雰囲気下で溶出しやすい
ことが一般的に知られている。ところが都市ゴミの焼却
施設等で発生する電気集塵器捕集飛灰やバグフィルター
捕集飛灰には、低融点の有害金属等が高濃度に含有され
るため、なんら安定化処理を行っていない廃棄物からは
多くのＰｂ等が溶出する。これに対し、本発明の廃棄物
処理方法は高い安定化性能を示す。この作用機構は明ら
かではないが、次のように推定しうる。即ち、本発明で
処理剤として用いている水ガラスによる有害金属安定化
性能は、水ガラスと有害金属イオンのゲル化反応に伴う
有害金属の封入、あるいは、カルシウムイオン等の多価
金属イオンと水ガラスの反応生成物であるゲルへの有害
金属の吸着等により発現する。このように、本発明の処
理方法における有害金属安定化性能は、水ガラスのゲル
化反応により発現すると推定しうるが、廃棄物中に水ガ
ラスが充分ゲル化する量のカルシウムイオン等の多価金
属イオン物質がない場合であっても、廃棄物にあらかじ
め水ガラスのゲル化剤を混合しておくことで、同様の作
用が期待でき、そのような廃棄物処理方法も本発明の範
疇であることを付記しておく。

【０００７】

【発明の実施の態様】上記のように、本発明は、５０〜
６５重量％の固形分濃度である水ガラス水溶液を処理剤
の主たる構成成分として使用する。水ガラス水溶液は、
一般的にその固形分をＭ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂で表し、ｎ
（ＳｉＯ₂／Ｍ₂Ｏ組成比）はおおよそ市販品において
ｎ＝０．５〜４．２の範囲である。Ｍで示されるアルカ
リ成分としては、Ｎａ、Ｋ、ＮＨ₄等が例示できるが、
有害金属の安定化性能、工業的入手の容易さ、価格の点
からＮａ、即ち、ケイ酸ナトリウム（ソーダ）であるこ
とがより好ましい。また、ｎが大きい場合には、高濃度
の水ガラス水溶液を調製すると著しく粘度が向上し、溶
液としての取扱いが困難である。また、ｎが小さいと固
形分が析出しやすくなり、不都合が生ずる。これらを加
味すると、ｎの値が２．０近辺であることが好ましい。
また、本発明で使用する水ガラス水溶液は鉄分等の不可
避的不純物を含有していても問題はない。

【０００８】本発明で処理剤として使用する水ガラス水
溶液の添加量は、廃棄物の性状に応じ、所望の有害金属
安定化性能が発現するときの最少量であることが好まし
い。その添加量は廃棄物の性状によって異なるが、廃棄
物１００重量部に対して、水ガラス水溶液の固形分が２
〜２０重量部程度で、充分な有害金属安定化性能を発現
する。水ガラス水溶液の添加量がこの範囲より少ない場
合、充分な有害金属安定化性能が期待できず好ましくな
い。また、この範囲を超えて添加することは、処理物の
固化強度を増強する等の特別な理由がない限り、廃棄物
が増量するため好ましくない。

【０００９】本発明の廃棄物処理方法では、廃棄物処理
施設内で処理剤を水で適度に希釈して用いる。高濃度の
水ガラス水溶液を直接廃棄物に添加、混練するために
は、多量の水ガラス水溶液が必要となり好ましくない。
通常、充分な有害金属安定化性能を発現する量の水ガラ
ス水溶液を水で希釈せず、廃棄物に添加すると、一部の
廃棄物のみと反応し、均一に混練することが出来ず、不
均一な処理物を形成する。その場合、処理剤の量が少な
いところでは、所望の性能を示さないため、このような
方法は好ましくない。水の添加量は、処理する廃棄物の
性状、水ガラス水溶液の添加量、および、処理剤と廃棄
物の混練機の種類によって異なり、適宜設定する必要が
あるが、通常、廃棄物１００重量部に対し、２０〜８０
重量部が好ましい。水の添加量がこの範囲より少ない場
合は、水ガラス水溶液を水で希釈せずに、廃棄物に添
加、混練する場合と同様の理由から好ましくない。ま
た、この範囲を超える水の添加量で処理剤を希釈した場
合、廃棄物と混練した際にできる処理物が、スラリー状
になり、処理物の最終処分地への運搬時等に取扱いが困
難になり、好ましくない。

【００１０】なお、本発明は、廃棄物焼却飛灰等の固形
廃棄物を想定しているが、汚泥等の充分水分を含んだよ
うな廃棄物を処理する際は、水の添加をする必要はな
く、そのような処理方法も本発明の範疇であることを付
記しておく。

【００１１】また、日本では、廃棄物処理施設は郊外に
建てられることもあるが、都市部では、しばしば市街地
に立てられることが多い。そのため、施設自体はかなり
狭いことが多い。このような施設では、廃棄物を処理す
るために必要な液体処理剤を貯蔵する設備は小さいこと
が多い。このような設備において、水ガラス水溶液を使
用するには、５０〜６５重量％の固形分濃度を有する高
濃度の水ガラス水溶液を使用し、これを施設内において
希釈して用いる本発明は有効である。これに対し、固形
分濃度が３０重量％程度の水ガラス水溶液を使用した場
合、貯蔵タンクを大きくするか、あるいは、頻繁に水ガ
ラス水溶液を搬入しなければならず、実用面で不都合が
生じるため、好ましくない。

【００１２】本発明の場合、処理剤の貯蔵タンクは、保
温設備を有していることが好ましい。一般に、水ガラス
水溶液はその固形分濃度が高くなるに伴って、著しく高
粘度化し、溶液としての取扱が困難となる。しかしこの
ような場合であっても、貯蔵タンクを保温することで、
水ガラス水溶液が低粘度化し、溶液としての取扱が簡便
になる。貯蔵タンクを保温する際の温度は、５０〜１０
０℃程度が好ましい。保温温度が５０℃未満であると水
ガラス水溶液の粘度は、依然高く、好ましくない。ま
た、１００℃を超える温度では、貯蔵タンク周辺の温度
が高くなり、作業環境が著しく悪化するため、好ましく
ない。また、同様の理由から処理剤の配送管や注入部分
を保温することが好ましい。

【００１３】さらに、本発明の処理剤を水で希釈する際
の混合機を保温することも、前記理由から同様に好まし
い。また、添加する水の加温についても同様である。特
に、処理剤を水で希釈する場合に、混合機や水が充分加
温されていないと、処理剤の濃度が希釈される前に、高
濃度の水ガラス水溶液の温度が低下し、高粘度化するこ
とによって、配管がつまったり、処理剤の送り込みがで
きなくなる恐れがある。しかし、水の加温を８０℃を超
えて行うと、一部が水蒸気になり、装置上、あるいは、
作業環境上好ましくなく、加温温度は５０〜８０℃が好
ましい。

【００１４】本発明方法を実施するための工程フローの
例を図１に示すが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。図１に基づいて本発明方法を説明すれば、５０％
以上、６５％以下の固形分濃度である水ガラス水溶液を
高濃度水ガラス水溶液貯蔵タンク（２）に受け入れ、廃
棄物焼却炉の余熱などを利用した貯蔵タンク保温ヒータ
（１）にて貯蔵タンク（２）を５０〜１００℃程度に加
温する。この際、加温が充分でないと、貯蔵タンク
（２）内の水ガラス水溶液の粘度が高く、貯蔵タンク
（２）に設置してあるポンプ（Ｐ）では定量的に払い出
すことが困難となる。貯蔵タンク（２）より払い出され
た水ガラス水溶液は、高濃度水ガラス水溶液注入管
（３）から、混合機加温ヒータ（８）で加温されている
高濃度水ガラス水溶液と供給水の混合機（７）に供給さ
れる。この際、注入管（３）が長く、注入管（３）内で
水ガラス水溶液の温度が低下し、取扱いに不都合が生じ
るほど水ガラス水溶液が高粘度化する場合には、注入管
（３）を保温するか、あるいは、貯蔵タンク（２）の温
度を高めに設定しておく必要があることを付記してお
く。一方、水ガラス水溶液を希釈するための供給水は、
供給水加温ヒータ（５）にて加温されている供給水加温
部（４）で５０〜８０℃程度に加温された後、供給水注
入管（６）から混合機（７）に供給される。このとき、
供給水または混合機（７）が充分加温されていないと、
水ガラス水溶液希釈時に水ガラス水溶液の温度が急冷さ
れ高粘度化するため、混合機（７）内部または水ガラス
水溶液供給口付近で配管が詰まるなどの不都合が生じる
可能性がある。混合機（７）内部で希釈された水ガラス
水溶液は、希釈済み水ガラス水溶液注入管（９）から混
練機（１２）に供給される。一方、被処理物である廃棄
物焼却飛灰などの廃棄物は、廃棄物ピット（１０）から
廃棄物移送部（１１）を経由して、混練機（１２）に供
給され、希釈された水ガラス水溶液と充分に混練された
後、排出される。

【００１５】ところで、都市ゴミの焼却場のような廃棄
物処理施設では、廃棄物を焼却する際に多量の余熱が生
じる。本発明の廃棄物処理方法において、処理剤の貯蔵
タンク、処理剤と水の混合機の保温、水の加温等に、こ
れらの廃棄物処理施設の余熱を利用することはエネルギ
ーの有効利用と言った観点から好ましく、本発明の範疇
である。これらの保温および加温の設備は特に規定はな
く、その設定温度および廃棄物処理場の設備等を考慮
し、適宜設定することが可能である。

【００１６】さらに、本発明において、廃棄物と処理剤
を混練し、その後、養生することはより好ましい廃棄物
処理方法である。これは、処理剤の作用が、廃棄物と混
練した時点で終了するのではなく、その後も、継続して
有害金属の安定化の反応が進行することに依存する。養
生時間は通常長ければ長い程、また、養生温度も１００
℃以下であれば高ければ高い程、処理剤の有害金属安定
化性能が向上することが期待できる。よって、処理物の
養生中に加温することも本発明の範疇である。しかしな
がら、廃棄物の性状によっては必ずしもこの限りでな
い。

【００１７】

【作用】本発明の廃棄物処理方法がＰｂ等の有害金属を
安定化する機構は必ずしも明らかではないが、廃棄物か
ら溶出する有害金属と水ガラス水溶液の反応による有害
金属の封入、固化、あるいは廃棄物と水ガラス水溶液の
反応生成物への有害金属の吸着等によると考えられる。
従って、本発明の廃棄物処理方法を用いることにより、
廃棄物中の有害金属、特に廃棄物焼却飛灰中のＰｂを安
定化することができる。また、固形分を高濃度に含有す
る水ガラス水溶液を使用することで、適用できる施設が
広範に及ぶこと、さらに、水ガラス水溶液を保温する設
備を併設することで、取扱いやすさが著しく向上する
等、有害金属安定化性能以外のメリットも大きい。

【００１８】

【発明の効果】本発明の廃棄物処理方法を用いて、有害
金属を含有する廃棄物を処理することにより、有害金
属、特に廃棄物焼却飛灰中のＰｂが安定化され、溶出量
が減少する。それに加え、比較的小規模の施設でも適用
が可能となった。また、従来、取扱いが困難であった高
濃度の水ガラス水溶液を簡便に取扱い出来るようになっ
た。さらに、本発明で得られる廃棄物と処理剤との配合
物は、有害金属の溶出量が極めて少ない材料として、路
盤材、セメントの骨材等に再利用することができ貴重な
資源となり得る。

【００１９】

【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。

【００２０】（比較例１）都市ゴミの焼却施設で生成し
たバグフィルター捕集飛灰Ａの成分分析結果を表１に示
す。

【００２１】

【表１】

【００２２】このＣａ化合物を含有する飛灰Ａについ
て、無処理のまま、環境庁告示１３号法（日本）の溶出
試験（以下、単に溶出試験という。）を行った。

【００２３】（比較例２）水ガラス水溶液Ｂ（日本化学
工業株式会社製珪酸ソーダ溶液、品名：Ｊ珪酸ソーダ３
号、固形分３８．５％）４．６ｇ（固形分：１．８ｇ）
を、水２６．０ｇで希釈し、上記飛灰Ａ５０ｇに添加、
混練したもの（灰１００重量部に対し、水ガラス水溶液
の固形分３．６重量部）を、目開き５ｍｍのふるいで分
級し、ふるいを通過したものについて、５０ｇを分取し
て、溶出試験を行った。

【００２４】（比較例３）水ガラス水溶液Ｃ（日本化学
工業株式会社製珪酸ソーダ溶液、品名：Ｊ珪酸ソーダ１
号、固形分５４．５％）４．６ｇ（固形分：２．５ｇ）
を、水で希釈せずに、上記飛灰Ａ５０ｇに添加、混練し
た（灰１００重量部に対し、水ガラス水溶液の固形分５
重量部）が、水分が少なく均一な処理物を得ることが出
来なかった。これを、比較例１と同様にして溶出試験を
行った。

【００２５】以上の比較例１〜３の溶出試験の結果を表
２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】（実施例１）前記水ガラス水溶液Ｃ１．８
ｇ（固形分：１．０ｇ）（灰１００重量部に対し、水ガ
ラス水溶液の固形分２重量部）を使用した以外は、比較
例２と全く同様にして溶出試験を行った。

【００２８】（実施例２）前記水ガラス水溶液Ｃ４．６
ｇ（固形分：２．５ｇ）（灰１００重量部に対し、水ガ
ラス水溶液の固形分５重量部）を使用した以外は、比較
例２と全く同様にして溶出試験を行った。

【００２９】（実施例３）２０℃で１週間養生した以外
は、実施例２と全く同様にして溶出試験を行った。

【００３０】以上の実施例１〜３の溶出試験結果を表３
に示す。

【００３１】

【表３】

【００３２】比較例１および実施例１の比較から、無処
理溶出量と比較して、水ガラス水溶液の固形分添加量
が、廃棄物１００重量部に対し、２重量部でＰｂ溶出量
が著しく低減し、本発明の廃棄物処理方法が有効である
ことが示された。

【００３３】比較例２および実施例２の比較から、水ガ
ラス水溶液の添加量が同量の場合、高濃度の水ガラス水
溶液を使用することで、低濃度の水ガラス水溶液と比較
して、多くの水ガラス固形分を添加することができ、Ｐ
ｂ溶出防止性能が向上する。この結果、本発明の高濃度
水ガラス水溶液を使用する廃棄物処理方法が有効である
ことが示された。

【００３４】比較例３および実施例２の比較から、高濃
度の水ガラス水溶液を水で希釈することからなる本発明
の廃棄物処理方法が有効であることが示された。

【００３５】さらに、実施例２および実施例３の比較か
ら、処理剤と廃棄物を混練した処理物を養生することで
性能が向上することが明らかとなった。その結果、本発
明の廃棄物処理方法が有効であることが示された。

【００３６】（実験例１−１）前記水ガラス水溶液Ｃを
保温設備を有さない貯蔵タンクに貯蔵したところ、高粘
度のため、ポンプで送り出すことが出来なかった。

【００３７】（実験例１−２）前記水ガラス水溶液Ｃを
保温設備を有する貯蔵タンク中で５０℃で貯蔵したとこ
ろポンプで送り出すことが可能となった。

【００３８】（実験例２−１）保温設備を有さない混合
機で、前記水ガラス水溶液Ｃと水を混合したところ、水
ガラス水溶液Ｃが充分に希釈される前に、水ガラス水溶
液Ｃの温度が低下し、高粘度化した。そのため、混合機
の注入口付近の配管がつまり、水ガラス水溶液Ｃの供給
が出来なくなった。

【００３９】（実験例２−２）保温設備を有する混合機
を５０℃に保温し、水ガラス水溶液Ｃと水を混合したと
ころ、水ガラス水溶液Ｃが充分に希釈され、混合機から
排出された。

【００４０】（実験例３−１）水を加温せずに、水ガラ
ス水溶液Ｃと水を混合したところ、水ガラス水溶液Ｃが
充分に希釈される前に、水ガラス水溶液Ｃの温度が低下
し、高粘度化した。そのため、混合機の注入口付近の配
管がつまった。

【００４１】（実験例３−２）水を５０℃に加温し、水
ガラス水溶液Ｃと水を混合したところ、水ガラス水溶液
Ｃが充分に希釈され、混合機から排出された。

【００４２】実験例１−１および１−２の比較から、貯
蔵タンクを保温することによって、高濃度水ガラス水溶
液の取扱い性が向上することが明らかである。また、実
験例２−１および２−２の比較から、保温しながら水ガ
ラス水溶液を水で希釈することで取扱い性が向上するこ
とが明らかである。さらに、実験例３−１および３−２
の比較から、水を加温して水ガラス水溶液を希釈するこ
とで取扱い性が向上することが明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための工程の１例を示
すフロー図である。

【符号の説明】１：貯蔵タンク保温ヒータ、２：高濃度水ガラス水溶
液貯蔵タンク、３：高濃度水ガラス水溶液注入管、
４：供給水加温部、５：供給水加温ヒータ、６：供給
水注入管、７：高濃度水ガラス水溶液と供給水の混合
機、８：混合機加温ヒータ、９：希釈済み水ガラス水
溶液注入管、１０：廃棄物ピット、11：廃棄物移送
部、 12：混練機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上北正和大阪府摂津市鳥飼西５丁目１番１号鐘淵化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】５０〜６５重量％の固形分濃度である水
ガラス水溶液を主たる構成成分としてなる処理剤を、廃
棄物処理施設内において水で適度に希釈した後、廃棄物
に添加、混練することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】上記水ガラス水溶液がケイ酸ソーダであ
ることを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項３】上記水ガラス水溶液の添加量が、廃棄物
１００重量部に対し、水ガラス水溶液の固形分が２〜２
０重量部であることを特徴とする請求項１記載の廃棄物
処理方法。
【請求項４】上記水の添加量が廃棄物１００重量部に
対し、２０〜８０重量部であることを特徴とする請求項
１記載の廃棄物処理方法。
【請求項５】上記水ガラス水溶液を、保温設備を有す
る貯蔵タンク中に保存することを特徴とする請求項１記
載の廃棄物処理方法。
【請求項６】上記貯蔵タンクの保温温度が、５０〜１
００℃であることを特徴とする請求項５記載の廃棄物処
理方法。
【請求項７】上記処理剤を水で希釈する際に、保温設
備を有する混合機を用いることを特徴とする請求項１記
載の廃棄物処理方法。
【請求項８】上記混合機による保温温度が、５０〜１
００℃である請求項７記載の廃棄物処理方法。
【請求項９】上記水の温度が、５０〜８０℃であるこ
とを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項１０】上記廃棄物処理施設が、都市ゴミ焼却
施設であることを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理
方法。
【請求項１１】上記貯蔵タンクの加温に、廃棄物焼却
炉の余熱を利用することを特徴とする請求項５記載の廃
棄物処理方法。
【請求項１２】上記混合機の加温に、廃棄物焼却炉の
余熱を利用することを特徴とする請求項７記載の廃棄物
処理方法。
【請求項１３】上記水の加温に、廃棄物焼却炉の余熱
を利用することを特徴とする請求項９記載の廃棄物処理
方法。
【請求項１４】請求項１に記載の廃棄物処理方法にお
いて、混練後、養生することを特徴とする廃棄物処理方
法。
【請求項１５】上記廃棄物がＣａ水酸化物、Ｃａ酸化
物、Ｃａ塩化物等のＣａ化合物を含有することを特徴と
する請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項１６】上記廃棄物が廃棄物焼却飛灰であるこ
とを特徴とする請求項１または請求項１５記載の廃棄物
処理方法。