JPH10296209A - 重金属類を含有する固形物の無害化と再資源化方法及びその装置 - Google Patents
重金属類を含有する固形物の無害化と再資源化方法及びその装置Info
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- JPH10296209A JPH10296209A JP9112605A JP11260597A JPH10296209A JP H10296209 A JPH10296209 A JP H10296209A JP 9112605 A JP9112605 A JP 9112605A JP 11260597 A JP11260597 A JP 11260597A JP H10296209 A JPH10296209 A JP H10296209A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温高圧の水を用いて重金属類を含有してい
る無機固形物を低コストで無害化処理を行う。 【解決手段】 重金属類を含有する無機固形物を、臨界
温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の
高温高圧状態水中にて反応管４内で反応させる。
る無機固形物を低コストで無害化処理を行う。 【解決手段】 重金属類を含有する無機固形物を、臨界
温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の
高温高圧状態水中にて反応管４内で反応させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、重金属類を含有す
る汚泥や産業廃棄物等の固形物を高温高圧水を用いて無
害化及び再資源化するための方法及びその装置に関する
ものである。
る汚泥や産業廃棄物等の固形物を高温高圧水を用いて無
害化及び再資源化するための方法及びその装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】高温高圧水を用いて廃棄物を処理する従
来の技術としては、「超臨界状態の水は誘電率が低く
く、有機物に対して高い溶融性を持つ」という性質を利
用して、オイルシェールや石炭から油を抽出しようとす
るものがある。また、特公平１−３８５３２号公報に示
された有機物の酸化処理方法が知られている。この公報
のものも、３７７℃以上の温度、及び２２０気圧以上の
圧力の水の超臨界状態で、有機物質と水と酸素の混合物
を反応させて有機物を酸化するようにしている。
来の技術としては、「超臨界状態の水は誘電率が低く
く、有機物に対して高い溶融性を持つ」という性質を利
用して、オイルシェールや石炭から油を抽出しようとす
るものがある。また、特公平１−３８５３２号公報に示
された有機物の酸化処理方法が知られている。この公報
のものも、３７７℃以上の温度、及び２２０気圧以上の
圧力の水の超臨界状態で、有機物質と水と酸素の混合物
を反応させて有機物を酸化するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では有
機物質を処理するには適しているが、無機質の固形物に
付着したり含有したりしている重金属類を分離除去する
ことはできなかった。これは、水の超臨界状態、すなわ
ち、温度が３７４℃以上、圧力が２２１ｋｇ／ｃｍ2 以
上では水のイオン積が極端に低くなり、重金属類のイオ
ン化による除去ができないことによる。図１は飽和状態
の水のイオン積を示すグラフで、これのイオン積は温度
によって変化し、３２０℃付近で最大となり、３５０℃
を越えると急激に小さくなることがわかる。
機物質を処理するには適しているが、無機質の固形物に
付着したり含有したりしている重金属類を分離除去する
ことはできなかった。これは、水の超臨界状態、すなわ
ち、温度が３７４℃以上、圧力が２２１ｋｇ／ｃｍ2 以
上では水のイオン積が極端に低くなり、重金属類のイオ
ン化による除去ができないことによる。図１は飽和状態
の水のイオン積を示すグラフで、これのイオン積は温度
によって変化し、３２０℃付近で最大となり、３５０℃
を越えると急激に小さくなることがわかる。
【０００４】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、高温、高圧水を用いて低コストで固形物から重金
属類を除去して無害化処理すると共に再資源化すること
ができるようにした重金属類を含有する固形物の無害化
及び再資源化方法を提供することを目的とするものであ
る。
ので、高温、高圧水を用いて低コストで固形物から重金
属類を除去して無害化処理すると共に再資源化すること
ができるようにした重金属類を含有する固形物の無害化
及び再資源化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及び作用効果】本発明は、
図１に示したように、飽和状態での水の温度が１００℃
から超臨界温度である３７４℃を超えない温度範囲、好
ましくは、１００〜３５０℃の温度範囲での水のイオン
積が極めて大きいことに着目してなされたものである。
また、各種金属水酸化物の溶解度とｐＨの関係が図２に
示すようになり、各種金属水酸化物の溶解度はｐＨが小
さい程大きいことにも着目してなされた。
図１に示したように、飽和状態での水の温度が１００℃
から超臨界温度である３７４℃を超えない温度範囲、好
ましくは、１００〜３５０℃の温度範囲での水のイオン
積が極めて大きいことに着目してなされたものである。
また、各種金属水酸化物の溶解度とｐＨの関係が図２に
示すようになり、各種金属水酸化物の溶解度はｐＨが小
さい程大きいことにも着目してなされた。
【０００５】すなわち、高温高圧状態の水を反応溶媒に
用いた場合、高い物質移動速度が期待できる。そして固
形物粒子からの抽出反応においても、細孔内物質移動速
度が向上する。
用いた場合、高い物質移動速度が期待できる。そして固
形物粒子からの抽出反応においても、細孔内物質移動速
度が向上する。
【０００６】また、常温常圧における水のイオン積は１
×１０-14 であるのに対して、超臨界に近い高温高圧状
態の水のイオン積は上記し、かつ図１に示すように大幅
に増大する。圧力２５０ｋｇ／ｃｍ2 付近では、３００
℃付近でイオン積が最大（１×１０-11 ）となり、それ
以上の温度では次第に減少していく。イオン積が大きな
領域ではイオン反応が活発になり、重金属類の溶解度も
向上する。
×１０-14 であるのに対して、超臨界に近い高温高圧状
態の水のイオン積は上記し、かつ図１に示すように大幅
に増大する。圧力２５０ｋｇ／ｃｍ2 付近では、３００
℃付近でイオン積が最大（１×１０-11 ）となり、それ
以上の温度では次第に減少していく。イオン積が大きな
領域ではイオン反応が活発になり、重金属類の溶解度も
向上する。
【０００７】上記した性質により、１００〜３５０℃、
飽和蒸気圧力以上である高温高圧の状態の水を溶媒とし
て用いることで、固形物内に含有している重金属類を極
めて高速で、かつ高濃度で抽出し、分離除去することが
できる。
飽和蒸気圧力以上である高温高圧の状態の水を溶媒とし
て用いることで、固形物内に含有している重金属類を極
めて高速で、かつ高濃度で抽出し、分離除去することが
できる。
【０００８】本発明はこれらのことにかんがみなされた
もので、その第１の発明は、重金属類を含有する無機固
形物を、臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温
度圧力範囲の高温高圧状態の水中にて反応させるように
した。
もので、その第１の発明は、重金属類を含有する無機固
形物を、臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温
度圧力範囲の高温高圧状態の水中にて反応させるように
した。
【０００９】また第２の発明は、有機物と重金属類を含
有する無機固形物を、超臨界状態を含む高温高圧の水を
用いた酸化処理により有機物を酸化分解した後、臨界温
度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高
温高圧状態の水中にて反応させるようにした。
有する無機固形物を、超臨界状態を含む高温高圧の水を
用いた酸化処理により有機物を酸化分解した後、臨界温
度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高
温高圧状態の水中にて反応させるようにした。
【００１０】また第３の発明は、重金属類を含有する無
機固形物を、臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高
い温度圧力範囲の高温高圧状態の水中にて反応させ、そ
の後固液分離してから、固形物の水分調整をし、適切な
分量の固化材を添加して固化させるようにした。
機固形物を、臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高
い温度圧力範囲の高温高圧状態の水中にて反応させ、そ
の後固液分離してから、固形物の水分調整をし、適切な
分量の固化材を添加して固化させるようにした。
【００１１】また第４の発明は、有機物と重金属類を含
有する無機固形物を、超臨界状態を含む高温高圧の水を
用いた酸化処理により有機物を酸化分解した後、臨界温
度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高
温高圧状態の水中にて反応させ、その後固液分離してか
ら固形物の水分調整をし、適切な分量の固化材を添加し
て固化させるようにした。
有する無機固形物を、超臨界状態を含む高温高圧の水を
用いた酸化処理により有機物を酸化分解した後、臨界温
度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高
温高圧状態の水中にて反応させ、その後固液分離してか
ら固形物の水分調整をし、適切な分量の固化材を添加し
て固化させるようにした。
【００１２】また第５の発明は、上記第１の発明の方法
を実施する装置で、重金属類を含有する無機固形物と水
との混合物を臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高
い温度圧力範囲の高温高圧状態にする重金属分離反応手
段と、この反応手段にて反応された反応処理物の固液を
分離する固液分離手段とからなっている。
を実施する装置で、重金属類を含有する無機固形物と水
との混合物を臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高
い温度圧力範囲の高温高圧状態にする重金属分離反応手
段と、この反応手段にて反応された反応処理物の固液を
分離する固液分離手段とからなっている。
【００１３】また第６の発明は、上記第２の発明の方法
を実施する装置で、有機物と重金属類を含有する無機固
形物と水との混合物を超臨界状態を含む高温高圧にして
有機物を酸化分解する酸化分解手段と、この酸化分解手
段にて酸化分解された上記混合物を、臨界温度より低
く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高温高圧状
態にする重金属分離反応手段と、この反応手段にて反応
された反応処理物の固液を分離する固液分離手段とから
なっている。
を実施する装置で、有機物と重金属類を含有する無機固
形物と水との混合物を超臨界状態を含む高温高圧にして
有機物を酸化分解する酸化分解手段と、この酸化分解手
段にて酸化分解された上記混合物を、臨界温度より低
く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高温高圧状
態にする重金属分離反応手段と、この反応手段にて反応
された反応処理物の固液を分離する固液分離手段とから
なっている。
【００１４】また第７の発明は、上記第３の発明の方法
を実施する装置で、重金属類を含有する無機固形物と水
との混合物を臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高
い温度圧力範囲の高温高圧状態にする重金属分離反応手
段と、反応手段にて反応された反応処理物の固液を分離
する固液分離手段と、固液分離された固形物に固化材を
混合する固化材混練手段と、これを成形する成形手段と
からなっている。
を実施する装置で、重金属類を含有する無機固形物と水
との混合物を臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高
い温度圧力範囲の高温高圧状態にする重金属分離反応手
段と、反応手段にて反応された反応処理物の固液を分離
する固液分離手段と、固液分離された固形物に固化材を
混合する固化材混練手段と、これを成形する成形手段と
からなっている。
【００１５】また第８の発明は、上記第４の発明の方法
を実施する装置で、有機物と重金属類を含有する無機固
形物と水との混合物を超臨界状態を含む高温高圧にして
有機物を酸化分解する酸化分解手段と、この酸化分解手
段にて酸化分解された上記混合物を、臨界温度より低
く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高温高圧状
態にする重金属分離反応手段と、この反応手段にて反応
された反応処理物の固液を分離する固液分離手段と、固
液分離された固形物に固化材を混合する固化材混練手段
と、これを成形する成形手段とからなっている。
を実施する装置で、有機物と重金属類を含有する無機固
形物と水との混合物を超臨界状態を含む高温高圧にして
有機物を酸化分解する酸化分解手段と、この酸化分解手
段にて酸化分解された上記混合物を、臨界温度より低
く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高温高圧状
態にする重金属分離反応手段と、この反応手段にて反応
された反応処理物の固液を分離する固液分離手段と、固
液分離された固形物に固化材を混合する固化材混練手段
と、これを成形する成形手段とからなっている。
【００１６】また第９の発明は、上記各発明における金
属分離の反応温度が１００〜３５０℃で、圧力が飽和蒸
気圧力以上にしたことであり、さらに、第１０の発明
は、この上記各発明における金属分離反応に酸を添加し
た。
属分離の反応温度が１００〜３５０℃で、圧力が飽和蒸
気圧力以上にしたことであり、さらに、第１０の発明
は、この上記各発明における金属分離反応に酸を添加し
た。
【００１７】上記本発明方法によれば、まず、廃棄物中
の無機固形物に含有している重金属類が溶媒である水に
溶解して分離除去される。このときの条件としては、好
ましくは、温度は水のイオン積が最大となる温度で、１
００〜３５０℃、圧力は水が密度の大きな液相として存
在する飽和蒸気圧以上で、２００℃においては１６ｋｇ
／ｃｍ2 、３５０℃においては、１７０ｋｇ／ｃｍ2 以
上である。また、上記反応時における固形物の供給量と
しては好ましくは、水に対して体積比で１／１０以下が
望ましい。
の無機固形物に含有している重金属類が溶媒である水に
溶解して分離除去される。このときの条件としては、好
ましくは、温度は水のイオン積が最大となる温度で、１
００〜３５０℃、圧力は水が密度の大きな液相として存
在する飽和蒸気圧以上で、２００℃においては１６ｋｇ
／ｃｍ2 、３５０℃においては、１７０ｋｇ／ｃｍ2 以
上である。また、上記反応時における固形物の供給量と
しては好ましくは、水に対して体積比で１／１０以下が
望ましい。
【００１８】そして上記反応時において反応管に供給す
る水に酸を添加することにより、重金属類の溶解度が向
上して固形物からの重金属類の分離除去速度と除去率が
向上される。
る水に酸を添加することにより、重金属類の溶解度が向
上して固形物からの重金属類の分離除去速度と除去率が
向上される。
【００１９】重金属類の分離除去後の無害化された無機
固形物は、固液分離してから乾燥して、細骨材や埋め戻
し材として、さらに水分調整してから固化材を添加して
成形し、建設資材として用いられる。
固形物は、固液分離してから乾燥して、細骨材や埋め戻
し材として、さらに水分調整してから固化材を添加して
成形し、建設資材として用いられる。
【００２０】上記した本発明によれば、廃棄物中の無機
固形物が含有する重金属類を効率よく分離除去すること
ができる。また、重金属類の分離除去反応の前に酸化分
解工程を経ることにより、有機物をも除去した無害化さ
れた無機固形物を得ることができる。
固形物が含有する重金属類を効率よく分離除去すること
ができる。また、重金属類の分離除去反応の前に酸化分
解工程を経ることにより、有機物をも除去した無害化さ
れた無機固形物を得ることができる。
【００２１】また、上記した本発明によれば、溶融固化
法等の従来の技術に比較して装置が小型、単純であると
共に、排ガスがクリーンであるため、排ガス処理が不要
となって低コストで廃棄物中の無機固形物中に含有して
いる重金属類を分離除去して無害化することができる。
そして、この重金属類の分離除去反応の前段に、超臨界
水酸化プロセスを経ることにより、上記したように、有
機物をも効率よく除去できると共に、この工程で生成さ
れる酸により、次の工程である重金属類の分離を促進す
ることができ、さらに、この超臨界水酸化プロセスの際
の熱と圧力をそのまま重金属類の分離反応に用いること
ができて、重金属類の分離反応のためのエネルギの追加
を殆どしなくて済み経済的である。
法等の従来の技術に比較して装置が小型、単純であると
共に、排ガスがクリーンであるため、排ガス処理が不要
となって低コストで廃棄物中の無機固形物中に含有して
いる重金属類を分離除去して無害化することができる。
そして、この重金属類の分離除去反応の前段に、超臨界
水酸化プロセスを経ることにより、上記したように、有
機物をも効率よく除去できると共に、この工程で生成さ
れる酸により、次の工程である重金属類の分離を促進す
ることができ、さらに、この超臨界水酸化プロセスの際
の熱と圧力をそのまま重金属類の分離反応に用いること
ができて、重金属類の分離反応のためのエネルギの追加
を殆どしなくて済み経済的である。
【００２２】そして上記した重金属類及び有機物を分離
除去して無害化された無機固形物は通常の無機固形物と
して建設資材として低コストで再資源化することができ
る。
除去して無害化された無機固形物は通常の無機固形物と
して建設資材として低コストで再資源化することができ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明は実施の形態を以下に説明
する。
する。
【００２４】（実施例１）内容積１００ｃｃの反応管内
に、水６８ｃｃと都市ゴミ焼却飛灰を５．５ｃｃ充填
し、この反応管を溶融塩浴中で３００℃に加熱して５分
間反応させた。このときの反応管内の圧力は推定で１０
０ｋｇ／ｃｍ2 である。その後、冷水で冷却して内容物
を濾過して固液を分離し、その後固形物を自然乾燥さ
せ、この処理後の無機固形物の重金属の溶出量を環境庁
告示４６号の方法で測定した。その結果を、ＰｂとＣｄ
について、処理前被処理物の溶出量と共に表１に示し
た。
に、水６８ｃｃと都市ゴミ焼却飛灰を５．５ｃｃ充填
し、この反応管を溶融塩浴中で３００℃に加熱して５分
間反応させた。このときの反応管内の圧力は推定で１０
０ｋｇ／ｃｍ2 である。その後、冷水で冷却して内容物
を濾過して固液を分離し、その後固形物を自然乾燥さ
せ、この処理後の無機固形物の重金属の溶出量を環境庁
告示４６号の方法で測定した。その結果を、ＰｂとＣｄ
について、処理前被処理物の溶出量と共に表１に示し
た。
【００２５】
【表１】
【００２６】この結果から、上記処理にて都市ゴミ焼却
灰中の重金属であるＰｂ、Ｃｄが分離除去されて無害化
されていることが確認できた。
灰中の重金属であるＰｂ、Ｃｄが分離除去されて無害化
されていることが確認できた。
【００２７】そして、この無害化された無機固形物にポ
ルトランドセメント３０ｗｔ％と、水２０ｗｔ％を添加
して混練して成形固化した結果、建設資材に利用するに
十分な強度である一軸圧縮強度４００ｋｇ／ｃｍ2 （２
８日養生）の強度を得た。
ルトランドセメント３０ｗｔ％と、水２０ｗｔ％を添加
して混練して成形固化した結果、建設資材に利用するに
十分な強度である一軸圧縮強度４００ｋｇ／ｃｍ2 （２
８日養生）の強度を得た。
【００２８】上記実施例以外に加熱温度と加熱時間を変
えて実験したので、その結果を表２に示す。表中の判定
は、土壌環境基準値以下での程度を良い順に２重丸、１
重丸で示した。なお表中Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のうち、Ｎ
ｏ．４は上記した実施例１のものである。
えて実験したので、その結果を表２に示す。表中の判定
は、土壌環境基準値以下での程度を良い順に２重丸、１
重丸で示した。なお表中Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のうち、Ｎ
ｏ．４は上記した実施例１のものである。
【００２９】
【表２】
【００３０】この各実施例から、処理温度は１００〜３
７３℃が適当であり、３７３℃を超えた温度（超臨界温
度）では良好な結果が得られなかった。また５０℃でも
同様であった。
７３℃が適当であり、３７３℃を超えた温度（超臨界温
度）では良好な結果が得られなかった。また５０℃でも
同様であった。
【００３１】この実施例１において、水の充填量ｘと都
市ゴミ焼却灰の充填量ｙは、蒸気圧テーブルから目標温
度における飽和蒸気圧とそのときの密度Ｚを求めて、ｘ
／（１００−ｙ）≧約Ｚ、かつｘ／ｙ＞１０の条件で算
出し、目標において反応管内部が飽和蒸気圧以上の圧力
になるようにする。
市ゴミ焼却灰の充填量ｙは、蒸気圧テーブルから目標温
度における飽和蒸気圧とそのときの密度Ｚを求めて、ｘ
／（１００−ｙ）≧約Ｚ、かつｘ／ｙ＞１０の条件で算
出し、目標において反応管内部が飽和蒸気圧以上の圧力
になるようにする。
【００３２】（比較例）内容積１００ｃｃの反応管に水
９２ｃｃと下水汚泥焼却灰を８ｃｃ充填し、オイル浴中
で１００℃に加熱して１５分間反応させた。このときの
反応管内の圧力は推定で１．２ｋｇ／ｃｍ2 である。そ
の後冷水で冷却して内容物を濾過して固液を分離し、そ
の後固形物を自然乾燥させ、この処理後の無機固形物の
重金属の溶出量を環境庁告示４６号の方法で測定した。
その結果を、ＰｂとＣｒについて、処理前の被処理物の
溶出量と共に表３に示した。
９２ｃｃと下水汚泥焼却灰を８ｃｃ充填し、オイル浴中
で１００℃に加熱して１５分間反応させた。このときの
反応管内の圧力は推定で１．２ｋｇ／ｃｍ2 である。そ
の後冷水で冷却して内容物を濾過して固液を分離し、そ
の後固形物を自然乾燥させ、この処理後の無機固形物の
重金属の溶出量を環境庁告示４６号の方法で測定した。
その結果を、ＰｂとＣｒについて、処理前の被処理物の
溶出量と共に表３に示した。
【００３３】
【表３】
【００３４】この結果から、上記処理にて下水汚泥焼却
灰中の重金属であるＰｂ、Ｃｒが分離除去されていなか
った。
灰中の重金属であるＰｂ、Ｃｒが分離除去されていなか
った。
【００３５】（実施例２）そこで次に、内容積１００ｃ
ｃの反応管に水８４ｃｃと、０．１Ｎ塩酸８ｃｃと下水
汚泥焼却灰を８ｃｃ充填し、オイル浴中で１００℃に加
熱して１５分間反応させた。このときの反応管内の圧力
は推定で１．２ｋｇ／ｃｍ2 である。その後冷水で冷却
して内容物を濾過して固液を分離し、その後固形物を自
然乾燥させ、処理後の無機固形物の重金属溶出量を環境
庁告示４６号の方法で測定した。その結果、表４に示す
ようになり、上記比較例と同一条件の反応にもかかわら
ず、重金属は十分に分離除去されて無害化されているこ
とが確認できた。
ｃの反応管に水８４ｃｃと、０．１Ｎ塩酸８ｃｃと下水
汚泥焼却灰を８ｃｃ充填し、オイル浴中で１００℃に加
熱して１５分間反応させた。このときの反応管内の圧力
は推定で１．２ｋｇ／ｃｍ2 である。その後冷水で冷却
して内容物を濾過して固液を分離し、その後固形物を自
然乾燥させ、処理後の無機固形物の重金属溶出量を環境
庁告示４６号の方法で測定した。その結果、表４に示す
ようになり、上記比較例と同一条件の反応にもかかわら
ず、重金属は十分に分離除去されて無害化されているこ
とが確認できた。
【００３６】
【表４】
【００３７】そして、この無害化された無機固形物にポ
ルトランドセメント２０ｗｔ％と、水２０ｗｔ％を添加
して混練して成形固化した結果、建設資材に利用するに
十分な強度である一軸圧縮強度３２０ｋｇ／ｃｍ2 （２
８日養生）の強度を得た。
ルトランドセメント２０ｗｔ％と、水２０ｗｔ％を添加
して混練して成形固化した結果、建設資材に利用するに
十分な強度である一軸圧縮強度３２０ｋｇ／ｃｍ2 （２
８日養生）の強度を得た。
【００３８】（実施例３）約５％溶液に調整した下水汚
泥を高圧ポンプで２５０ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧し、電気式
予熱器にて約３００℃まで予熱し、その後、高圧コンプ
レッサで２５０ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧した空気と共に容量
１０Ｌの反応管（リアクタ）に供給して約６００℃の超
臨界状態の水溶媒中で有機物の酸化分解処理を行い、そ
の処理物を圧縮した常温の水と共に上記圧力を保持した
まま容量２０Ｌの重金属分離除去用の反応管（リアク
タ）に供給し、温度を約３００℃にコントロールしなが
ら重金属の分離除去反応を行った。
泥を高圧ポンプで２５０ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧し、電気式
予熱器にて約３００℃まで予熱し、その後、高圧コンプ
レッサで２５０ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧した空気と共に容量
１０Ｌの反応管（リアクタ）に供給して約６００℃の超
臨界状態の水溶媒中で有機物の酸化分解処理を行い、そ
の処理物を圧縮した常温の水と共に上記圧力を保持した
まま容量２０Ｌの重金属分離除去用の反応管（リアク
タ）に供給し、温度を約３００℃にコントロールしなが
ら重金属の分離除去反応を行った。
【００３９】重金属分離除去用の反応管から排出された
ものは減圧冷却装置を通り、その後段に設置した気液分
離装置でガスを分離し、残った廃液を簡易脱水機で水分
量２０ｗｔ％程度に脱水して無害化された無機固形分を
得た。それらをその後段に設置した混練機に供給してポ
ルトランドセメント３０ｗｔ％を添加して混練し、それ
を成形固化してコンクリート成形品を作成した。その結
果、表５に示すように重金属分離除去用の反応管出口の
サンプルでは重金属が分離除去されて無害化されている
ことが確認できた。そして、この作成したコンクリート
成形品の強度を測定した結果、建設資材に利用するのに
十分な強度である一軸圧縮強度３８０ｋｇ／ｃｍ2 （２
８日養生）の強度を得た。
ものは減圧冷却装置を通り、その後段に設置した気液分
離装置でガスを分離し、残った廃液を簡易脱水機で水分
量２０ｗｔ％程度に脱水して無害化された無機固形分を
得た。それらをその後段に設置した混練機に供給してポ
ルトランドセメント３０ｗｔ％を添加して混練し、それ
を成形固化してコンクリート成形品を作成した。その結
果、表５に示すように重金属分離除去用の反応管出口の
サンプルでは重金属が分離除去されて無害化されている
ことが確認できた。そして、この作成したコンクリート
成形品の強度を測定した結果、建設資材に利用するのに
十分な強度である一軸圧縮強度３８０ｋｇ／ｃｍ2 （２
８日養生）の強度を得た。
【００４０】
【表５】
【００４１】さらに、重金属の分離除去後の無害化され
た無機固形分を簡易脱水した後、固化材を添加して混
練、成形し、コンクリート２次製品を製造する。ついで
固化成形品を破砕した後に粒度調整し、路盤材を製造す
る。
た無機固形分を簡易脱水した後、固化材を添加して混
練、成形し、コンクリート２次製品を製造する。ついで
固化成形品を破砕した後に粒度調整し、路盤材を製造す
る。
【００４２】このときの条件としては、好ましくは、簡
易脱水後の無機固形分の含水率は５〜２０％、固化材と
してポルトランドセメントを使用する場合にはその添加
量は、無機固形物の乾燥重量に対して５〜３０ｗｔ％、
成形法としては振動成形法や、圧縮成形法が高強度な建
設資材を製造するためにはより望ましい。
易脱水後の無機固形分の含水率は５〜２０％、固化材と
してポルトランドセメントを使用する場合にはその添加
量は、無機固形物の乾燥重量に対して５〜３０ｗｔ％、
成形法としては振動成形法や、圧縮成形法が高強度な建
設資材を製造するためにはより望ましい。
【００４３】また超臨界状態を含む高圧高温水を用いた
酸化プロセスの後段に本発明のプロセス、すなわち、重
金属分離除去プロセスを設け、有機物の酸化分解処理後
の排出される無機固形物（灰分）を水と共に、重金属分
離用の反応管に供給して同様の処理を行う。このとき、
重金属分離用の反応管への供給時に、温度、圧力が高い
場合は、減圧冷却装置で調整してから供給する。多くの
場合、超臨界酸化処理プロセスの方がより高温高圧であ
るため、重金属分離除去プロセスのための昇温、昇圧エ
ネルギが不要となり、低コストでの処理が可能となる。
酸化プロセスの後段に本発明のプロセス、すなわち、重
金属分離除去プロセスを設け、有機物の酸化分解処理後
の排出される無機固形物（灰分）を水と共に、重金属分
離用の反応管に供給して同様の処理を行う。このとき、
重金属分離用の反応管への供給時に、温度、圧力が高い
場合は、減圧冷却装置で調整してから供給する。多くの
場合、超臨界酸化処理プロセスの方がより高温高圧であ
るため、重金属分離除去プロセスのための昇温、昇圧エ
ネルギが不要となり、低コストでの処理が可能となる。
【００４４】この場合、超臨界状態を含む高圧高温水を
用いた酸化処理時に副産物として酸を生成することが多
く、上記実施例２において重金属類の分離な除去速度と
除去率向上のために酸を添加した場合と同様の効果が望
める。
用いた酸化処理時に副産物として酸を生成することが多
く、上記実施例２において重金属類の分離な除去速度と
除去率向上のために酸を添加した場合と同様の効果が望
める。
【００４５】本発明における重金属類を含有する無機固
形物を含む廃棄物としては、例えば、都市ゴミ焼却灰、
都市ゴミ焼去飛灰、下水汚泥焼去灰、下水汚泥、各種無
機汚泥、各種有機汚泥、各種鉱滓、重金属汚染土壌、等
があげられる。
形物を含む廃棄物としては、例えば、都市ゴミ焼却灰、
都市ゴミ焼去飛灰、下水汚泥焼去灰、下水汚泥、各種無
機汚泥、各種有機汚泥、各種鉱滓、重金属汚染土壌、等
があげられる。
【００４６】上記実施例にては、重金属の分離除去速度
と除去率を向上させるために、反応管内の水溶媒中に塩
酸を添加した例があるが、これは他の酸でもよい。なお
塩酸は重金属塩の溶解度が比較的高い。
と除去率を向上させるために、反応管内の水溶媒中に塩
酸を添加した例があるが、これは他の酸でもよい。なお
塩酸は重金属塩の溶解度が比較的高い。
【００４７】しかしながら本発明にあっては、上記水溶
媒中に必ずしも酸を添加する必要はなく、重金属類のあ
る程度の分離除去速度と除去率で足りるならば酸を添加
しなくてもよい。
媒中に必ずしも酸を添加する必要はなく、重金属類のあ
る程度の分離除去速度と除去率で足りるならば酸を添加
しなくてもよい。
【００４８】図３から図６は上記各実施例を実施する処
理系を示す。図３は上記実施例１を連続的に実施するた
めの装置であり、１は混合タンクで、この混合タンク１
にて重金属を含有している無機固形物と水とを所定の割
合に投入し、ミキサ１ａで混合する。この混合物は高圧
ポンプ２にて圧送し、予熱装置３にて予熱してから反応
管４に供給する。この反応管４で１００〜３５０℃、飽
和蒸気圧力以上の高温高圧で所定時間にわたって反応さ
れて重金属類が無機固形物から分離される。
理系を示す。図３は上記実施例１を連続的に実施するた
めの装置であり、１は混合タンクで、この混合タンク１
にて重金属を含有している無機固形物と水とを所定の割
合に投入し、ミキサ１ａで混合する。この混合物は高圧
ポンプ２にて圧送し、予熱装置３にて予熱してから反応
管４に供給する。この反応管４で１００〜３５０℃、飽
和蒸気圧力以上の高温高圧で所定時間にわたって反応さ
れて重金属類が無機固形物から分離される。
【００４９】その後、この反応後の水と無機固形物は減
圧冷却装置５にて減圧冷却されて、固液分離装置６にて
脱水される。このときの廃水中には、上記無機固形物よ
り分離された重金属類が含有しているので、イオン交換
器等の重金属回収処理装置７で水から重金属類を分離す
る。そしてこの水は再利用される。
圧冷却装置５にて減圧冷却されて、固液分離装置６にて
脱水される。このときの廃水中には、上記無機固形物よ
り分離された重金属類が含有しているので、イオン交換
器等の重金属回収処理装置７で水から重金属類を分離す
る。そしてこの水は再利用される。
【００５０】一方固液分離装置６より出てきた無機固形
物は乾燥機８にて乾燥し、無害の無機固形物として細骨
材、埋戻し材等に再利用される。
物は乾燥機８にて乾燥し、無害の無機固形物として細骨
材、埋戻し材等に再利用される。
【００５１】図４は実施例３を実施するための装置であ
り、図３に示す装置に超臨界水を利用した酸化分解反応
器を加えた装置で、予熱装置３にて予熱された水と無機
固形物は高圧コンプレッサ９にて圧送される空気と共に
超臨界水酸化分解反応器１０に入れて、ここで約６００
℃の超臨界状態下で、無機固形物に付着している有機物
を酸化分解処理を行う。
り、図３に示す装置に超臨界水を利用した酸化分解反応
器を加えた装置で、予熱装置３にて予熱された水と無機
固形物は高圧コンプレッサ９にて圧送される空気と共に
超臨界水酸化分解反応器１０に入れて、ここで約６００
℃の超臨界状態下で、無機固形物に付着している有機物
を酸化分解処理を行う。
【００５２】その後、冷却装置１１を経て、上記した酸
化分解処理された無機固形物を反応管４内に入れてこの
無機固形物から重金属類を分離する。このとき、上記酸
化分解処理された無機固形物中には酸化分解反応により
酸が生成されていることが多いので、反応管４内での重
金属類の分離が促進される。金属分離反応後は減圧冷却
装置５にて減圧冷却された後気液分離装置１２にてＣＯ
2 等の排ガスを分離し、以下は図３に示す装置のものと
同様の装置にて同様の処理がなされて重金属類及び有機
物が分離除去された水と無機固形物が得られる。
化分解処理された無機固形物を反応管４内に入れてこの
無機固形物から重金属類を分離する。このとき、上記酸
化分解処理された無機固形物中には酸化分解反応により
酸が生成されていることが多いので、反応管４内での重
金属類の分離が促進される。金属分離反応後は減圧冷却
装置５にて減圧冷却された後気液分離装置１２にてＣＯ
2 等の排ガスを分離し、以下は図３に示す装置のものと
同様の装置にて同様の処理がなされて重金属類及び有機
物が分離除去された水と無機固形物が得られる。
【００５３】図５は、図３に示した装置の変形例を示す
もので、固液分離装置６より排出された無機固形物を混
練機１３にて水と固化材（ポルトランドセメント）とを
混練し、これを成形養生してコンクリート２次製品を作
り、あるいはこれを破砕して路盤材とする。なお固液分
離装置６より排出された無機固形物はそのまま乾燥して
埋め戻し材として使用する場合もある。
もので、固液分離装置６より排出された無機固形物を混
練機１３にて水と固化材（ポルトランドセメント）とを
混練し、これを成形養生してコンクリート２次製品を作
り、あるいはこれを破砕して路盤材とする。なお固液分
離装置６より排出された無機固形物はそのまま乾燥して
埋め戻し材として使用する場合もある。
【００５４】図６は、図４に示した装置に、上記図５で
示した固液分離装置６の無機固形物の処理工程を加えた
ものである。
示した固液分離装置６の無機固形物の処理工程を加えた
ものである。
【図１】温度に対する水のイオン積を示す線図である。
【図２】各種金属水酸化物の溶解度とｐＨの関係を示す
線図である。
線図である。
【図３】実施例１を連続的に実施するための装置の概略
的な説明図である。
的な説明図である。
【図４】実施例４を実施するための装置の概略的な説明
図である。
図である。
【図５】図３に示した装置の変形例を示す概略的な説明
図である。
図である。
【図６】図４に示した装置の変形例を示す概略的な説明
図である。
図である。
１…混合タンク １ａ…ミキサ ２…高圧ポンプ ３…予熱装置 ４…反応管 ５…減圧冷却装置 ６…固液分離装置 ７…重金属回収処理装置 ８…乾燥機 ９…高圧コンプレッサ １０…酸化分解反応器 １１…冷却装置 １２…気液分離装置 １３…混練機
Claims (10)
- 【請求項１】 重金属類を含有する無機固形物を、臨界
温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の
高温高圧状態の水中にて反応させることを特徴とする重
金属を含有する固形物の無害化方法。 - 【請求項２】 有機物と重金属類を含有する無機固形物
を、超臨界状態を含む高温高圧の水を用いた酸化処理に
より有機物を酸化分解した後、臨界温度より低く、かつ
飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高温高圧状態の水中
にて反応させることを特徴とする重金属類を含有する固
形物の無害化方法。 - 【請求項３】 重金属類を含有する無機固形物を、臨界
温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の
高温高圧状態の水中にて反応させ、その後固液分離して
から、固形物の水分調整をし、適切な分量の固化材を添
加して固化させることを特徴とする重金属類を含有する
固形物の再資源化方法。 - 【請求項４】 有機物と重金属類を含有する無機固形物
を、超臨界状態を含む高温高圧の水を用いた酸化処理に
より有機物を酸化分解した後、臨界温度より低く、かつ
飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高温高圧状態の水中
にて反応させ、その後固液分離してから固形物の水分調
整をし、適切な分量の固化材を添加して固化させること
を特徴とする重金属類を含有する固形物の再資源化方
法。 - 【請求項５】 重金属類を含有する無機固形物と水との
混合物を臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温
度圧力範囲の高温高圧状態にする重金属分離反応手段
と、この反応手段にて反応された反応処理物の固液を分
離する固液分離手段とからなることを特徴とする重金属
類を含有する固形物の無害化装置。 - 【請求項６】 有機物と重金属類を含有する無機固形物
と水との混合物を超臨界状態を含む高温高圧にして有機
物を酸化分解する酸化分解手段と、この酸化分解手段に
て酸化分解された上記混合物を、臨界温度より低く、か
つ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高温高圧状態にす
る重金属分離反応手段と、この反応手段にて反応された
反応処理物の固液を分離する固液分離手段とからなるこ
とを特徴とする重金属類を含有する固形物の無害化装
置。 - 【請求項７】 重金属類を含有する無機固形物と水との
混合物を臨界温度より低く、かつ飽和蒸気圧より高い温
度圧力範囲の高温高圧状態にする重金属分離反応手段
と、反応手段にて反応された反応処理物の固液を分離す
る固液分離手段と、固液分離された固形物に固化材を混
合する固化材混練手段と、これを成形する成形手段とか
らなることを特徴とする重金属類を含有する固形物の再
資源化装置。 - 【請求項８】 有機物と重金属類を含有する無機固形物
と水との混合物を超臨界状態を含む高温高圧にして有機
物を酸化分解する酸化分解手段と、この酸化分解手段に
て酸化分解された上記混合物を、臨界温度より低く、か
つ飽和蒸気圧より高い温度圧力範囲の高温高圧状態にす
る重金属分離反応手段と、この反応手段にて反応された
反応処理物の固液を分離する固液分離手段と、固液分離
された固形物に固化材を混合する固化材混練手段と、こ
れを成形する成形手段とからなることを特徴とする重金
属類を含有する固形物の再資源化装置。 - 【請求項９】 金属分離の反応温度が１００〜３５０℃
で、圧力が飽和蒸気圧力以上であることを特徴とする請
求項１から請求項８のいずれか１項に記載の重金属類を
含有する固形物の無害化と再資源化方法及びその装置。 - 【請求項１０】 金属分離反応に酸を添加することを特
徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の
重金属類を含有する固形物の無害化と再資源化方法及び
その装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9112605A JPH10296209A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 重金属類を含有する固形物の無害化と再資源化方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9112605A JPH10296209A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 重金属類を含有する固形物の無害化と再資源化方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10296209A true JPH10296209A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=14590923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9112605A Withdrawn JPH10296209A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 重金属類を含有する固形物の無害化と再資源化方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10296209A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013257179A (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | So Innovation Co Ltd | 放射性物質を含む焼却灰の処理方法 |
| WO2016031983A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 創イノベーション株式会社 | 岩石及び／若しくは土壌の微細化方法、並びに重金属を含有する岩石及び／若しくは土壌からの重金属の除去又は低減方法 |
| US9395003B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-07-19 | Cdm Consulting Co., Ltd. | Process and device for reducing radioactive material of object containing radioactive material to safe level in living environment |
| CN114985415A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-02 | 张弦 | 一种骨粉无害化处理及制品保存方法 |
| CN115666805A (zh) * | 2020-05-22 | 2023-01-31 | 伸光科技株式会社 | 废弃物生物质气化处理装置以及废弃物生物质气化处理方法 |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP9112605A patent/JPH10296209A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9395003B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-07-19 | Cdm Consulting Co., Ltd. | Process and device for reducing radioactive material of object containing radioactive material to safe level in living environment |
| JP2013257179A (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-26 | So Innovation Co Ltd | 放射性物質を含む焼却灰の処理方法 |
| WO2016031983A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 創イノベーション株式会社 | 岩石及び／若しくは土壌の微細化方法、並びに重金属を含有する岩石及び／若しくは土壌からの重金属の除去又は低減方法 |
| CN115666805A (zh) * | 2020-05-22 | 2023-01-31 | 伸光科技株式会社 | 废弃物生物质气化处理装置以及废弃物生物质气化处理方法 |
| CN114985415A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-02 | 张弦 | 一种骨粉无害化处理及制品保存方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040507 |