JPH10263501A - 重金属含有廃棄物用処理剤及び重金属含有廃棄物の安定化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般廃棄物並びに産業廃棄物中に含有される
重金属を不溶化し、安定化処理するのに有効な廃棄物の
処理剤、及びその処理法を提供すること。特に、環境庁
告示第１３号に基づく重金属の溶出試験において溶出液
のｐＨが８以下である都市ゴミ、産業廃棄物、汚泥等を
溶融処理する場合に発生する溶融飛灰や、空き缶や屑鉄
等の回収物から鉄等の有効金属を再生するときに発生す
る電炉灰等から溶出する重金属を不溶化し、安定化処理
するのに有効な廃棄物の処理剤、及びその処理法を提供
すること。 【解決手段】 潜在水硬性物質とアルカリ性物質を含有
する重金属含有廃棄物用処理剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般又は産業廃棄
物や汚泥中に含有される重金属を不溶化し、安定化処理
するのに有効な重金属含有廃棄物の処理剤、及びその処
理法に関する。更に詳細には、環境庁告示第１３号に基
づく重金属の溶出試験においてその溶出液のｐＨが８以
下である、ゴミ、産業廃棄物、汚泥等を溶融処理する際
に発生する溶融飛灰や、空き缶や屑鉄等の回収物から鉄
等の有効金属を再生するときに発生する電炉灰等から溶
出する重金属を不溶化し、安定化処理するのに有効な廃
棄物の処理剤、及びその処理法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市及び工場等から発生する廃棄
物が増大するなか、重金属を含有する廃棄物は、環境対
策上、十分な無害化処理が必要になっている。特に重金
属を含有する都市ゴミの焼却灰、飛灰や産業廃棄物は、
特別管理廃棄物としてその処理、処分に際して厳しい規
制が設けられている。

【０００３】従来、重金属を含有する廃棄物を安定化処
理する方法として、セメントと混合し、必要により水を
添加して混練し重金属などの溶出を防ぎ安定化し、埋め
立てる方法が採られていた。しかしながら、平成７年度
から適用された埋め立て処理を行う廃棄物からの重金属
の溶出基準値は、最も安定化処理が難しいとされる鉛の
場合、環境庁告示１３号に基づく溶出試験で０．３ｍｇ
／ｌ以下に安定化することが義務付けられた。そのため
従来から用いられていたセメント固化のみでこの基準を
クリヤーするのが難しいため、少量の添加で鉛等の重金
属の溶出を抑えることの出来る種々の重金属含有廃棄物
処理剤が開発されている。その中でもゴミ焼却場の焼却
飛灰等のアルカリ性の重金属含有廃棄物には、有機キレ
ート剤が使用されるようになってきた。

【０００４】また、重金属含有廃棄物の安定化処理とゴ
ミの大幅な減容化が出来る方法として、溶融処理が開発
され新しい設備が稼働し始めている状況にあるが、この
方法に於いても重金属を含有する溶融飛灰が発生する。

【０００５】この溶融飛灰や空き缶や屑鉄等の回収物か
ら鉄等の有価金属を再生するときに発生する電炉灰等の
重金属含有廃棄物はゴミ焼却場の飛灰とは異なり、アル
カリ性ではなく、ｐＨが３〜７の酸性乃至中性である。
このような酸性から中性を呈する重金属含有廃棄物の処
理には、上記有機キレート剤をもってしても鉛に代表さ
れる重金属の溶出を０．３ｍｇ／ｌ以下に抑えることが
難しく、たとえ出来たとしても経時的に重金属の溶出量
が再び増大してくるといった重大な問題点があった。

【０００６】尚、本明細書において、重金属含有廃棄物
のｐＨに関して言及する場合、重金属含有廃棄物を環境
庁告示第１３号に基づく溶出試験に供した時の溶出液の
ｐＨを指す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、灰や
電炉灰に代表される溶出液が中性若しくは酸性である重
金属含有廃棄物からの重金属の溶出を抑制出来、しかも
その重金属イオン安定化の効果を持続させて完全に２次
公害を防ぐことができる処理剤及び処理方法を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこうした実
情に鑑み、重金属含有廃棄物を完全に安定化できる処理
剤及び処理法を求めて鋭意検討した結果、本発明を完成
させるに至った。

【０００９】即ち、本発明は、（１）潜在水硬性物質と
アルカリ性物質を含有することを特徴とする重金属含有
廃棄物用処理剤、（２）アルカリ性物質がアルカリ土類
金属の水酸化物である上記（１）記載の重金属含有廃棄
物用処理剤、（３）アルカリ土類金属が水酸化カルシウ
ムである上記（２）記載の処理剤、（４）潜在水硬性物
質が高炉水砕スラグである上記（１）、（２）、及び
（３）のいずれか１項に記載の重金属含有廃棄物用処理
剤、（５）重金属含有廃棄物に上記（１）〜（４）のい
ずれか１項に記載の重金属含有廃棄物用処理剤と必要に
より水を加えて混合、混練することを特徴とする重金属
含有廃棄物の処理方法、（６）重金属含有廃棄物が、環
境庁告示第１３号に基づく重金属の溶出試験においてそ
の溶出液のｐＨが８以下である上記（５）記載の重金属
含有廃棄物の処理方法、（７）重金属含有廃棄物が、ゴ
ミ、産業廃棄物、汚泥等の溶融処理を行う場合に発生す
る溶融飛灰または、金属を精錬回収するときに発生する
電炉灰である上記（６）記載の重金属含有廃棄物の処理
方法、（８）混練物を４０℃以上の温度で加熱処理する
ことを特徴とする上記（５）〜（７）のいずれか１項記
載の重金属含有廃棄物の処理方法、（９）上記（５）〜
（８）のいずれか１項に記載の処理方法によって得られ
る重金属含有廃棄物の安定化処理体に関する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１１】本発明で必須成分として用いる潜在水硬性
物質とは、水と混合することのみでは硬化しないが、例
えば更にアルカリ等の刺激剤の添加で硬化するものであ
る。用いうる潜在水硬性物質の具体例としては、高炉水
砕スラグ、転炉スラグ、石炭灰、火山灰、もみがら灰等
を挙げることが出来る。これら潜在水硬性物質のうち高
炉水砕スラグ、転炉スラグが好ましく、品質の安定性の
面から高炉水砕スラグが特に好ましい。これら潜在水硬
性物質は、単独で用いることもできるし、２種以上を併
用して用いることもできる。

【００１２】潜在水硬性物質として高炉水砕スラグを用
いる場合、その粒度がブレーン比表面積で２，０００ｃ
ｍ² ／ｇ以上のものが使用できるが、好ましくは３，０
００ｃｍ² ／ｇ以上、更に好ましくは４，０００〜２
０，０００ｃｍ² ／ｇのものが使用できる。

【００１３】潜在水硬性物質の重金属イオン安定化効果
の機構は必ずしも明らかでないが、それ自身が重金属イ
オンの吸着能等をもっていると考えられる。また、潜在
水硬性物質と共に使用されるアルカリ性物質により潜在
水硬性物質の硬化反応が進行し、その結果生ずる各種水
和生成物が、重金属のイオンの交換能、封止能や吸着能
をより強固に且つ持続的に発現するとも考えられる。

【００１４】本発明の重金属含有廃棄物用処理剤は必須
成分としてアルカリ性物質を含有する。

【００１５】使用しうるアルカリ性物質の例としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の
水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ
金属の炭酸塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウ
ム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、メタ珪酸ナトリウム等
のアルカリ金属の珪酸塩、ポルトランドセメントに代表
されるセメント類、等を挙げることが出来る。これらア
ルカリ性物質のうち取り扱い性やコストを考慮すると、
好ましくはアルカリ土類金属の水酸化物、セメント類、
更に好ましくはアルカリ土類金属の水酸化物、特に好ま
しくは水酸化カルシウムである。

【００１６】また、潜在水硬性物質とアルカリ性物質の
使用比率は、一般的に９０／１０〜１０／９０（重量
比）であり、好ましくは７５／２５〜２５／７５（重量
比）である。

【００１７】本発明の重金属含有廃棄物用処理剤は、潜
在水硬性物質とアルカリ性物質を所定の割合で混合する
ことにより得ることができる。

【００１８】本発明の重金属含有廃棄物用処理剤の使用
量は、重金属含有廃棄物の種類、性状によって異なる
が、概ね重金属含有廃棄物１００重量部に対して１〜２
０重量部、好ましくは２〜１５重量部、更に好ましくは
３〜１０重量部である。１重量部以下では重金属の安定
化効果が期待出来ず、また２０重量部以上用いた場合重
金属安定化効果は十分であるが、安定化処理後の処理体
の減容化が難しくなるので好ましくない。

【００１９】廃棄物中の重金属は種々の形態を採ってお
りその詳細は不明な部分が多いが、一般的に重金属は水
中で両性イオンを形成するため、廃棄物が置かれた環境
がアルカリサイドでもまた酸性サイドでも重金属イオン
の水への溶解度が大きくなる。従って、重金属の水への
溶解度はあるｐＨで極小値をとる。例えば重金属の水酸
化物においては、一般的にｐＨ９〜１１．５の範囲でそ
の溶解度が極小値を示す。従って中性若しくは酸性を示
す重金属含有廃棄物はそのｐＨコントロールするだけ
で、重金属の安定化にはある程度の効果が生じる。しか
しながら、ｐＨコントロールしただけでは、長期にわた
っての重金属安定化効果を維持できず、例えば酸性雨等
の大気雰囲気の影響により重金属の溶出量が大きく変化
することになる。

【００２０】以下に本発明の重金属含有廃棄物の処理方
法につき説明する。

【００２１】本発明の重金属含有廃棄物の処理法におい
ては、重金属含有廃棄物と本発明の処理剤を混合混練す
る。重金属含有廃棄物が水を含有していない場合、又は
含有していても混合混練するのに不十分な場合は水を添
加する。水の使用量は、重金属含有廃棄物の含水状態、
及びその粒度によって異なるが、概ね重金属含有廃棄物
１００重量部（乾燥状態に換算）に対して５〜５０重量
部、好ましくは１０〜４０重量部である。しかし、この
量は安定化処理を行った後の安定化処理体の形状をどの
ようにするか、すなわちペレット状にするか、顆粒状に
するかということによっても、異なってくる。

【００２２】本発明の重金属含有廃棄物の処理方法にお
いて、本発明の処理剤、重金属含有廃棄物、水（任意成
分）を混合、混練する設備やこれらの添加順序等は特に
限定されない。また、予め混合した本発明の処理剤を重
金属含有廃棄物と混合してもよいし、本発明の処理剤を
構成する各成分を重金属含有廃棄物と混合してもよい。
混合の方法は、例えばバッチ式で処理を行う場合はニー
ダールーダータイプ、撹拌機の付いたアイリッヒタイプ
の混合混練機が使用できる。また、連続的に処理を行う
場合は一軸または二軸のパドル型の混練機やパン型造粒
機を利用して混練してもよい。

【００２３】本発明に於いては処理効果をより向上させ
るため必要により加熱処理を行う。加熱処理は、混練に
伴って発生する熱を利用しても良いし、混練の終わった
混練物をそのまま或いは混練しながら加熱してもよい。
加熱温度は、４０℃以上、好ましくは５０℃以上であ
る。加熱方法は、機械的な方法や前記したような物理化
学的な方法等公知の方法でよい。加熱時間は、混練物の
熱伝導率などにもよるが、通常５分以上であり、好まし
くは１０分以上であるが、処理物の均一性や作業性の面
から最大２４時間も行えば十分である。

【００２４】本発明の重金属廃棄物用処理剤で処理でき
る廃棄物に特に制限はなく、例えば、都市ゴミ等のゴ
ミ、産業廃棄物、汚泥等をそのまま、或いはこれらを例
えば焼却した焼却灰（焼却飛灰）、飛灰、粒状の産業廃
棄物等を単独で或いは混合して処理することができる
が、環境庁告示第１３号に基づく重金属の溶出試験にお
いてその溶出液のｐＨが８以下である重金属含有廃棄物
が好ましく、その中でも都市ゴミ等のゴミ、産業廃棄
物、汚泥等を溶融処理する際に発生する溶融飛灰や、空
き缶や屑鉄等の回収物から鉄等の有価金属を再生すると
きに発生する電炉灰が特に好ましい。

【００２５】本発明の処理法により処理された安定化処
理体は、そのままでも硬化するし、重金属の溶出量が極
めて低いので、そのまま或いは必要により粉砕してセメ
ント・コンクリート用の骨材や道路の舗装材用骨材とし
て利用したり、必要に応じて、板状、ブロック状に成形
して土木・建設資材としても利用可能である。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されない。

【００２７】実施例１〜４ 電炉灰（以下Ａ灰と表す）１００重量部に対して、表１
に示した量（重量部）のブレーン比表面積４，０００ｃ
ｍ² ／ｇの高炉水砕スラグと水酸化カルシウムを混合し
て得た本発明の重金属含有廃棄物用処理剤と水を表１に
示した量（重量部）添加し、混練した混練物の２４時間
後の鉛の溶出量を環境庁告示第１３号試験に従って測定
した。結果を表１示す。また、未処理のＡ灰の性状も併
せて記す。

【００２８】

【表１】

【００２９】実施例５〜７ Ａ灰１００重量部に対して、高炉水砕スラグと種々のア
ルカリ性物質、及び水を表２に示した種類と量用いた以
外は実施例１〜４と同様に処理を行った結果を表２に示
す。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例８〜１４ ゴミ焼却場の溶融飛灰に対して、表３に示した高炉水砕
スラグ５重量部と表３に示した種類と量のアルカリ性物
質及び水を添加した以外は実施例１〜４と同様に重金属
安定化処理を行った結果を表３に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】実施例１５〜２３ 実施例１〜３、５〜１０で得られた処理体を１週間、１
ヶ月、半年間室温で養生した後の鉛の溶出量を環境庁告
示１３号に基づいて測定した結果を表４に示す。

【００３４】

【表４】

【００３５】表４から明らかなように混練（安定化）処
理後２４時間では０．０４〜０．２１ｍｇ／ｌあった鉛
の溶出量（表１〜表３参照）は、潜在水硬性物質の水和
反応の進行に伴い、一週間〜１ヶ月で検出限界以下とな
る。

【００３６】実施例２４〜２７ 混練温度と処理時間を表５のようにした以外は実施例３
と同様に重金属安定化処理を行った結果を表５に示す。

【００３７】

【表５】

【００３８】表５から明らかなように混練温度を４０℃
以上にすると、潜在水硬性物質の水和反応が進行し、重
金属の安定化効果は更に高まる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の重金属含有廃棄物用処理剤で
は、潜在水硬性物質の働き、及び潜在水硬性物質とアル
カリ性物質との反応生成物である水和反応物の働きによ
り処理直後も、また処理後長期に亘っても重金属の安定
化効果を維持することができる。従って、本発明の重金
属含有廃棄物用処理剤は、重金属含有廃棄物を安定化処
理するのに適しており、重金属イオンの溶出を高度に安
定化させることができ、その効果は持続的であり、従来
にない重金属用処理剤である。また、本発明の処理法は
特殊な装置を使用することなく、容易に重金属含有廃棄
物の安定化を行うことができる。更に、本発明の処理法
で得られた処理体はセメント固化以上の強度を付与でき
るため骨材や舗装材などの土木建築資材としてリサイク
ル可能である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜在水硬性物質とアルカリ性物質を含有
   することを特徴とする重金属含有廃棄物用処理剤。
2. 【請求項２】 アルカリ性物質がアルカリ土類金属の水
   酸化物である請求項１記載の処理剤。
3. 【請求項３】 アルカリ土類金属が水酸化カルシウムで
   ある請求項２記載の処理剤。
4. 【請求項４】 潜在水硬性物質が高炉水砕スラグである
   請求項１、２、及び３のいずれか１項に記載の処理剤。
5. 【請求項５】 重金属含有廃棄物に請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の重金属含有廃棄物用処理剤と必要によ
   り水を加えて混合、混練することを特徴とする重金属含
   有廃棄物の処理方法。
6. 【請求項６】 重金属含有廃棄物が、環境庁告示第１３
   号に基づく重金属の溶出試験においてその溶出液のｐＨ
   が８以下である請求項５記載の処理方法。
7. 【請求項７】 重金属含有廃棄物が、ゴミ、産業廃棄
   物、汚泥等の溶融処理を行う場合に発生する溶融飛灰ま
   たは、金属を精錬回収するときに発生する電炉灰である
   請求項６記載の処理方法。
8. 【請求項８】 混練物を４０℃以上の温度で加熱処理す
   ることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載
   の重金属含有廃棄物の処理方法。
9. 【請求項９】 請求項５〜８のいずれか１項に記載の処
   理方法によって得られる重金属含有廃棄物の安定化処理
   体。