JPH10113634A - 飛灰の固化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 都市ゴミ、下水汚泥等の焼却炉等から排出さ
れ、有害物質を含有するアルカリ性の飛灰を水硬性材料
で固化処理して、重金属等の有害物質を固化物に封じ込
め、それらの溶出を抑えることができる方法を提供す
る。 【解決手段】 飛灰を鉱酸又はその酸性塩で処理した
後、水硬性材料と固化助剤を併用して固化処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや下水汚
泥等の焼却炉など、あるいはそれらの焼却灰の溶融固化
炉などから排出され、鉛、カドミウム等の有害物質を含
有する飛灰の固化処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業廃棄物の処理及び清掃に関する法律
が制定され、産業廃棄物について厳しい規制が定められ
ている。廃棄業者はこの規制に適合したものでなければ
廃棄処分ができない。例えば、重金属等を含む産業廃棄
物は、溶出試験を行い、水銀、カドミウム、鉛、６価ク
ロム等が規制値以下でなければ、埋立処分をしたり、最
終処分場に廃棄することが禁止されている。

【０００３】都市ごみ、下水汚泥等の焼却炉、溶融炉な
どやあるいはこれらの焼却灰の溶融固化炉などに設置さ
れるバグフィルター、電気集塵機等の集塵装置で捕集さ
れる飛灰（フライアッシュ）には、重金属等の有害物質
が含まれ、なんらかの処理をしなければ、このまま廃棄
などの処分をすることができない。特に、飛灰はカドミ
ウム、鉛、亜鉛等の低融点の金属類や塩類を含有し、溶
出試験における溶出値もきわめて高く、特別管理廃棄物
に該当する。

【０００４】また、都市ゴミや下水汚泥等を焼却炉等で
焼却又は溶融する際に、これらに含有される塩素化合物
に起因する塩化水素やイオウ化合物に起因するイオウ酸
化物等の酸性物質が発生する。そのため、ゴミなどの焼
却の際に、石灰等のアルカリ性物質を混合して酸性物質
の発生を抑制したり、飛灰を回収する集塵機に消石灰や
カセイソーダ等のアルカリ性物質を投入して、これらの
大気への放散を抑えるなどの対策が講じられている。そ
れゆえ、回収された飛灰は、きわめて強アルカリ性を呈
し、アルカリ性廃棄物に該当する。

【０００５】かかる飛灰の処理技術としては、例えば、
セメント等の水硬性材料による固化処理、アスファルト
による固化処理やプラスチックによる固化処理のほか
に、焼却炉等の排ガスで中和して炭酸塩化処理したり、
酸抽出した後硫化物として固定化したり、液体キレート
等の重金属固定化剤で安定化する方法などが提案されて
いる。しかしながら、これらの従来の処理技術では、溶
出試験の規制値に完全に適合するものは少ない。特に、
可溶性の重金属等を多量に含有する飛灰は、セメント等
の固化処理を施しても、溶出試験に適合しないことが多
く、固化処理しただけでは最終処分することができな
い。また、飛灰の強いアルカリ性のため、セメント等の
水硬性材料による固化処理に障害をきたしている。この
強アルカリを酸で中和するしても、多量の酸を必要と
し、処理コストの増大を招いている。

【０００６】最近、固化物をより長期的に安定化するた
めに、飛灰をあらかじめ何らかの前処理をした後に固化
する方法が検討されている。例えば、飛灰を酸で洗浄し
て洗浄液に塩類や重金属等を移行させる方法や、飛灰を
過熱して重金属等を再度揮発させる方法や、飛灰に含有
される重金属等を化学薬品で固定してそれらの溶出を抑
制する方法などがある。しかしながら、酸洗浄方式で
は、当然、重金属等を含む廃酸や汚泥が発生し、これら
の処理が新たな問題となる。また、過熱方式では、有害
物質を含む過熱排ガスの処理の問題が残る。さらに、薬
品固定方式では、幅広いｐＨで効果があるものや、有害
ガスを発生しないとか、廃棄物を三分の一に減容できる
などの効能をうたうものもあるが、きわめて高価なため
実用性に乏しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、飛灰を水硬性材料で固化処理して、重金属等の
有害物質を固化物に封じ込め、それらの溶出を抑えるこ
とができる方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、まず飛灰を鉱
酸等で処理し、ついで水硬性材料と固化助剤とを併用し
て固化助処理することによって、固化物に重金属等を封
じ込め、それらの溶出が抑えられることを見出し、本発
明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明は、都市ゴミ、下水汚泥
等の焼却炉等から排出され、有害物質を含有するアルカ
リ性の飛灰を水硬性材料で固化処理する方法において、
飛灰を鉱酸又はその酸性塩で処理した後、水硬性材料と
固化助剤を併用して固化処理することを特徴とする飛灰
の固化処理方法である。

【００１０】以下、本発明の固化処理方法について詳細
に説明する。本発明の固化処理方法を適用できる飛灰と
しては、都市ごみや下水汚泥等の焼却炉や溶融炉などに
設置される、バグフィルター、電気集塵機等の集塵装置
で捕集される飛灰（フライアッシュ）があげられる。ま
た、これらの焼却灰等を減容するための溶融固化炉等に
設置される、バグフィルター、電気集塵機等の集塵装置
で捕集される飛灰も本発明により処理可能である。その
他、各種の産業廃棄物等の焼却炉などから排出され、重
金属等の有害物質を含むものも本発明により処理可能で
ある。そして、この飛灰は、塩化水素やイオウ酸化物な
どの大気への放散を抑えるために、排ガス中の酸性物質
の２〜３倍当量のアルカリ性物質が添加されるので、ｐ
Ｈ１２を超える強アルカリ性を呈する。

【００１１】本発明では、この強アルカリ性の飛灰を、
まず、鉱酸又はその酸性塩で処理する。この処理に使用
される鉱酸としては、例えば硫酸、塩酸、リン酸などが
あげられる。飛灰のアルカリ性成分が消石灰である場合
は、消石灰と反応して不溶性化合物を形成する硫酸やリ
ン酸が好ましい。

【００１２】また、鉱酸の酸性塩としては、例えば硫酸
鉄、硫酸アルミニウム、みょうばん、塩化鉄、塩化アル
ミニウム、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸一水
素カルシウム、リン酸二水素カルシウムなどがあげられ
る。この酸性塩は、当然のことながら、それ自体有害物
質であってはならず、またセメント等の水硬性材料の水
和反応を阻害するものであってはならない。特に、硫酸
第一鉄等の還元性酸性塩を飛灰の処理に使用すると、飛
灰の中和剤である石灰と反応して安定なせっこうを生成
するとともに、飛灰に少量含まれることのある有害物質
であるＣｒ⁶⁺を還元し、無害なクロム化合物に変えるこ
とができ、また低廉な化合物であるので処理費用の低減
に役立つ。

【００１３】この処理は、含水状態の飛灰に鉱酸又はそ
の酸性塩を添加し、ミキサーなどで混合することにより
行うことができる。鉱酸又はその酸性塩の添加量は、飛
灰（乾燥重量基準）１００重量部に対し０．５〜２０重
量部、好ましくは１〜５重量部である。鉱酸又はその弱
塩基塩の添加によって、飛灰のｐＨを０．５〜２程度下
げればよい。もちろん、鉱酸等の添加量を増やしてｐＨ
を更に下げることもできるが、処理コストの増加を招く
ので好ましくない。

【００１４】ついで、鉱酸又はその弱塩基塩で処理した
飛灰を、水硬性材料と固化助剤を併用して固化処理す
る。このような水硬性材料としては、ポルトランドセメ
ント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランド
セメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルト
ランドセメントのほか、高炉セメント、フラィアッシュ
セメント等の混合セメントがあげられる。また、地盤改
良材として市販されている、セメントに高炉スラグ、石
灰、石こうなど配合したセメント系の特殊な水硬性材料
も効果がある。

【００１５】また、本発明の固化処理方法で使用される
固化助剤には、水硬性材料との併用によって、有害物質
の固化を促進し、固化物の強度を増進し、高密度の固化
物をつくるなど物理的効能をもち、あわせて、有害物質
中の重金属と不溶性錯体を形成し、汚染物質等と分子結
合効果など化学的効能をもつものが望ましい。

【００１６】このような固化助剤としては、高級脂肪酸
金属塩及び有機アミノ化合物を主剤とし、そのほかｐＨ
調整剤、分散剤、凝集剤などを配合したものが好まし
い。高級脂肪酸金属塩は、重金属と結合して不溶性錯体
を形成するだけでなく、固化物から汚染物質の溶出を防
止するものである。また、有機アミノ化合物は水和反応
を促進すると共に不溶性錯体の形成によって有害物質を
不溶化するのに役立つものである。

【００１７】本発明の固化処理方法において、通常、飛
灰に対する水硬性材料と固化助剤の配合割合は、飛灰１
００重量部（乾燥重量基準）に対し、水硬性材料が５〜
３０重量部、固化助剤が０．５〜５重量部程度である。
水硬性材料が５重量部より少ないと飛灰を固化させるの
に支障を来し、３０重量部を超えると経済性が低下す
る。また、固化助剤が０．５重量部より少ないと溶出濃
度の低減効果が小さく、５重量部を超えても効果が増加
しない。

【００１８】本発明の固化処理方法において、飛灰に対
する水硬性材料及び固化助剤の好ましい配合割合は、飛
灰１００重量部（乾燥重量基準）に対し、水硬性材料が
１０〜２５重量部、固化助剤が１．５〜３重量部であ
る。

【００１９】そして、主材の水硬性材料に併用される固
化助剤は、その配合目的を達成する有効量であればよい
が、飛灰に含有される重金属の種類や量によって、上記
の配合割合の範囲内で両者の配合割合を適宜変えること
がよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明方法によって飛灰の固化処
理を行うには、まず飛灰と鉱酸又はその酸性塩をミキサ
ー等で混合してアルカリ性を低下させる処理を行ったあ
と、水硬性材料と固化助剤を同時に添加して混合しても
よいし、あるいは飛灰にこれらを順次混合してもよい。

【００２１】

【実施例】以下、実施例及び比較例によって本発明を説
明するが、本発明はこれらによってなんら制限を受ける
ものではない。

【００２２】実施例１、２及び比較例１、２ 都市ゴミ焼却場の集塵装置（電気集塵機）で回収された
飛灰を、次の処方によって固化処理試験を行った。この
飛灰のｐＨは１２．５であり、含水率は２．１重量％、
Ｐｂ含有量は２７３０ｍｇ／ｋｇであった。

【００２３】この飛灰１００重量部にリン酸（８５％）
を２重量部添加してミキサーで混合したところ、飛灰の
ｐＨは１２に低下した。実施例１と２ではこのリン酸処
理飛灰を、比較例１と２では未処理の飛灰をそれぞれ固
化処理した。

【００２４】水硬性材料として普通ポルトランドセメン
ト（以下、セメントという）を、固化助剤として日本ケ
ミタック株式会社のゲオドール（商標）を使用した。ゲ
オドールはステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸塩、エタノ
ールアミン等の有機アミノ化合物、界面活性剤等をアン
モニア性水溶液に分散溶解させたものであり、市販原液
を２０倍に希釈して使用した。

【００２５】上記の飛灰に所定量の水を加えて十分に混
練した後、セメントと固化助剤を加えて更に混練して、
その混練物を４×４×１６ｃｍの金属製の型枠に打ち込
み成型した。１日後成型物を型枠からはずし、約４週間
常温の室内で養生して固化物を調製した。

【００２６】次に、これらの固化物について、重金属の
溶出試験を行い、鉛（Ｐｂ）の含有量を測定した。溶出
試験は、環境庁告示第１３号（Ｓ４８．２．１７）に基
づいて行った。なお、最新の溶出基準は、Ｐｂが０．３
ｍｇ／ｌである。各成分の配合割合と固化物の溶出試験
結果を表１に掲げる。表１において、飛灰は乾燥重量基
準であり、水は混練水と飛灰中の水分の合計でもって表
されている。Ｐｂ含有量は溶出液１リットル当たりのｍ
ｇで表されている。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施例３、４及び比較例３ 都市ゴミ焼却場の集塵装置（バグフィルター）で回収さ
れた飛灰を、上記と同様な処方によって固化処理試験を
行った。この飛灰のｐＨは１２．５であり、含水率は
０．４重量％、Ｐｂ含有量は１５７０ｍｇ／ｋｇであっ
た。得られた固化物及び未処理飛灰について、同様に重
金属の溶出試験を行い、鉛（Ｐｂ）の含有量を測定し
た。各成分の配合割合とリン酸処理後のｐＨ及び固化物
の溶出試験結果を表２に掲げる。表２において、飛灰は
乾燥重量基準であり、水は混練水と飛灰中の水分の合計
で以て表されている。Ｐｂ含有量は溶出液１リットル当
たりのｍｇで表されている。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】本発明は、重金属等特に鉛で汚染された
飛灰を水硬性材料で固化処理する方法において、まず飛
灰を鉱酸又はその酸性塩で処理し、ついで水硬性材料と
固化助剤を併用して固化処理することによって、従来の
処理技術では困難であった重金属等の溶出試験の規制値
を満たすことができ、しかも処理コストも低廉である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 都市ゴミ、下水汚泥等の焼却炉等から排
   出され、有害物質を含有するアルカリ性の飛灰を水硬性
   材料で固化処理する方法において、飛灰を鉱酸又はその
   酸性塩で処理した後、水硬性材料と固化助剤を併用して
   固化処理することを特徴とする飛灰の固化処理方法。
2. 【請求項２】 飛灰の鉱酸又はその酸性塩による処理に
   よって、飛灰のｐＨを０．５〜２程度下げる請求項１記
   載の飛灰の固化処理方法。
3. 【請求項３】 固化助剤が、高級脂肪酸金属塩及び有機
   アミノ化合物を含んでなる請求項１又は請求項２記載の
   飛灰の固化処理方法。
4. 【請求項４】 飛灰に対する水硬性材料及び固化助剤の
   配合割合は、飛灰１００重量部（乾燥重量基準）に対
   し、水硬性材料が５〜３０重量部、固化助剤が０．５〜
   ５重量部である請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の飛灰の固化処理方法。