JPH1099813A

JPH1099813A - 廃棄物焼却灰処理方法

Info

Publication number: JPH1099813A
Application number: JP8259045A
Authority: JP
Inventors: Takashi Funahashi; 孝舟橋; Noboru Ikutsu; 昇生津; Masakazu Kamikita; 正和上北
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】湿式灰冷却装置の水槽から排出される産業廃
棄物焼却灰、都市ごみ焼却灰などの廃棄物焼却灰中に含
まれる重金属などの有害物質を、安定化性能や、装置の
腐食、水槽内でのスカムの発生などの実用上の問題を伴
うことなく、安定化しうる廃棄物焼却灰処理方法を提供
する。【解決手段】水槽１内の冷却水ｗ中に投入した焼却灰
ａを水槽１から払い出す突き棒３を有する突き棒焼却灰
排出装置の冷却水ｗ中に可溶性珪酸塩を主成分とする有
害物質処理材を注入し、灰シューター２から水槽１内の
冷却水ｗ中に廃棄物焼却灰ａを投入し、冷却水ｗから突
き棒３により払い出されたスラリー状の焼却灰ａを冷却
装置内に滞留させ、焼却灰ａおよび冷却水ｗから発生し
た熱によって４０〜７０℃に保熱された状態で養生した
後に灰ピット４へ廃棄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害な重金属など
を含有する廃棄物焼却灰を安定化処理するのに有効な廃
棄物焼却灰処理方法に関し、さらに詳しくは、湿式灰冷
却装置から排出される焼却灰中の有害物質を安定化する
ことが可能な、実用性に優れた、廃棄物焼却灰の処理方
法に関するものである。本発明方法は、都市ごみ焼却工
場や、産業廃棄物焼却工場の焼却灰処理、特に焼却灰中
の鉛の安定化に有効である。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみは、悪臭のするもので、焼却し
て減容化し、焼却灰を最終処分場に廃棄すれば、処理は
終了すると考えられてきた。しかし、ごみの中味の変化
にともなってその様相は変化してきた。焼却されるプラ
スチック、カラー印刷の紙類、故意にごみの中に捨てら
れた乾電池は、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、クロ
ム（Ｃｒ）、水銀（Ｈｇ）、など重金属を含んでいる。
これらを焼却すると、焼却灰の中に重金属が残存する。

【０００３】重金属類は、発癌性、変異原性、臓器障害
性など、生体毒性を有するものがある。例えば、鉛は、
カドミウム、水銀、クロムなどとともに腎臓に破壊的に
作用する。鉛は、血液成分のヘム合成阻害作用や、水銀
とともに神経系の影響が知られている。カドミウムは、
高血圧の可能性、精子形成能力の低下が指摘されてい
る。したがって、都市ごみ焼却灰は、有害廃棄物と考え
られる。日本では、１９９５年４月から、都市ごみは、
特別管理一般廃棄物として十分な重金属の溶出量の抑制
が求められている。そのために、ごみ焼却後の焼却灰か
らの重金属の溶出を抑制する目的で、セメント類、粉体
薬剤、液体薬剤などによる処理や、溶融処理など様々な
処理が行なわれている。

【０００４】都市ごみの処理装置の１つである湿式灰冷
却装置は、別名、灰出し装置、クリンカチャンネルなど
と呼ばれている。この装置は、例えば図１に示すよう
に、図示しない焼却炉から発生する焼却主灰や飛灰など
の焼却灰ａを冷却するための冷却水ｗ（一般に設備水と
呼ばれる）を収容する水槽１と、該水槽１内の冷却水ｗ
中に焼却灰ａを投入する灰シューター２と、水槽１内か
ら冷却した焼却灰ａを払い出す突き棒３と、前記水槽１
から払い出された焼却灰ａを受け入れる灰ピット４とを
備えており、焼却炉から排出された焼却主灰や飛灰など
の焼却灰ａを灰シューター２から水槽１内の冷却水ｗ中
に投入し、冷却後、前記灰払い出し用の突き棒３により
水槽１内から灰ピット４に払い出す装置である。

【０００５】ところが、このような冷却装置から排出さ
れた焼却灰ａは、環境庁告示１３号法で抽出試験を行う
と、有害金属の中でも鉛が、規制値以上検出される場合
がある。このような場合、水槽１中の冷却水ｗに、有害
物質処理材を注入して安定化を行う。これは、冷却水ｗ
中では、有害物質処理材が焼却灰ａと均一に混合されや
すいからである。つまり、焼却灰ａは、水槽１内の冷却
水ｗ中に投入されると水槽１底部に沈澱するが、焼却灰
ａは浮力を持つために、冷却水ｗ中で圧縮されず、焼却
灰ａの粒子間の隙間に冷却水ｗに投入した有害物質処理
材が入って焼却灰ａと接触する。また、突き棒３で焼却
灰ａが混合される。したがって、水槽１内の冷却水ｗ中
に注入された有害物質処理材が、焼却灰ａと均一に接触
し反応することで、焼却灰ａ中の有害物質を安定化しう
る。また、焼却炉からの焼却灰ａは、発生量が変動する
ので、水槽１に不連続的に落下する。このように発生量
が変動して不連続に水槽１内に落下する焼却灰ａに対し
ても、一定濃度の有害物質処理材を冷却水ｗ中に加えて
おくと、不規則な焼却灰ａの発生時間に関係なしに定常
的に有害物質を安定化することができる。

【０００６】前記の場合に水槽１中の冷却水ｗに注入さ
れる有害物質処理材としては、ポリエチレンイミンにジ
チオカルボキシル基を含む有機物が一般に多用される。
ところが、これらの液体有機処理材は、変異原性のある
二硫化炭素を原料として合成されているために、これが
処理過程で分解して、水槽１内の冷却水ｗや灰ピット４
から二硫化炭素ガスが発生する懸念がある。なぜなら
ば、水槽１内の冷却水ｗは、夏場には５０℃以上の高温
になり、また前記のような液体有機処理材は、熱に不安
定で分解しやすいからである。このような観点から、有
機系の有害物質処理材の使用には問題があり、有害ガス
の発生しない無機系の有害物質処理材を冷却水ｗに注入
するのが好ましいと考えられている。

【０００７】このような焼却灰の処理法としては、特開
平５−３０５２８０号に開示されているように、可溶性
珪酸塩を焼却灰、および焼却灰を洗浄した洗浄廃液に加
えて、洗浄液中に溶出してきた重金属類を不溶性にする
ことが考えられる。

【０００８】しかしながら、当該方法では、洗浄された
焼却灰の重金属安定化は、溶融処理などの追加の処理を
行なわないと出来ないと記載されている。したがって、
上記のような湿式灰冷却装置の冷却水ｗ中に珪酸ナトリ
ウムを投入した場合に、その洗浄後の焼却灰ａを安定化
可能であるか明かでない。加えて当該方法は、重金属の
不溶化と同時にカルシウムやマグネシウムを除去する作
用があると記載されている。しかし、上記のように湿式
灰冷却装置の冷却水ｗ中に珪酸ナトリウムを大量に投入
してカルシウムやマグネシウムを除去すると、冷却水ｗ
中の多価金属塩濃度の平衡関係が崩れて、スカムと呼ば
れる泡が冷却水ｗの水面に発生し、問題となる。このス
カムが好ましくない理由は、これが灰シューター２の中
に溜まると、灰シューター２から水槽１内に投入される
焼却灰ａの水面下への沈降が妨害され、焼却灰ａが灰シ
ューター２の中に詰まり、焼却ができなくなるからであ
る。以上のように、性能上および実用上、可溶性珪酸塩
の使用には問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な都市ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰などの廃棄物焼却
灰の処理における問題点に鑑み、焼却灰中に含まれる重
金属などの有害物質を確実に安定化しうる廃棄物焼却灰
の処理方法を提供せんとするものであり、湿式灰冷却装
置から排出される焼却灰中の有害物質を、前記のような
性能上および実用上の問題を伴うことなく、安定化しう
る廃棄物焼却灰処理方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意研究の結果、湿式灰冷却装置に
おける冷却水に有害物質処理材を添加した場合に、意外
にも、水分を含んだスラリー状の焼却灰中の重金属など
有害物質の安定化を非常に簡単に行え、しかも冷却水に
スカムが発生するといった実用上の問題がない方法を見
い出した。すなわち、湿式灰冷却装置、突き棒焼却灰排
出装置と呼ばれる焼却灰冷却装置における冷却水に可溶
性珪酸塩を含む有害物質処理材を注入しておくと、この
冷却水に廃棄物焼却灰を投入し、冷却水から払い出すこ
とで、意外にも、非常に簡単に重金属の安定化が可能で
あり、しかも、スカムが発生するといった実用上の問題
がないことを見い出し、更に、この原因が、スラリー状
の焼却灰が、装置内の灰出しスロープに滞留して保熱さ
れていることによるものである点を見い出し、本発明を
完成するにいたった。

【００１１】即ち、本発明に係る廃棄物焼却灰処理方法
は、廃棄物焼却灰を、有害物質処理材を注入した冷却水
に投入し、完全には冷却されない状態で水槽内の冷却水
中から払い出し、焼却灰および冷却水から発生した熱に
よって保熱された状態で養生することを特徴とする廃棄
物焼却灰処理方法である。具体的には、冷却水を収容す
る水槽と、該水槽内の冷却水中に焼却灰を投入する灰シ
ューターと、前記冷却水中の焼却灰を水槽から払い出す
灰払い出し手段とを有する、いわゆる突き棒焼却灰排出
装置を用い、前記水槽内の冷却水中に有害物質処理材を
注入しておき、この冷却水中に廃棄物焼却灰を投入し、
前記灰払い出し手段により冷却水から払い出されたスラ
リー状の焼却灰を、冷却装置内に滞留させ、焼却灰およ
び冷却水から発生した熱によって保熱された状態で養生
した後、廃棄するようにすることが好ましい。この場
合、前記廃棄物焼却灰は、４０〜７０℃に保熱されて養
生されることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】上記のように、本発明は、廃棄物
焼却灰の冷却過程で発生する放熱を有効利用して、有害
物質の安定化に結び付けんとするものである。ここで、
焼却灰の保熱方法について、添付図面を参照しながら説
明する。本発明では、図２に示したような湿式灰冷却装
置の冷却水ｗから払い出されるスラリー状の焼却灰ａが
保熱されることを必須とする。灰シューター２から落下
した焼却灰ａは、収容された水槽１中の冷却水ｗによっ
て冷却される。その場合の冷却水ｗの重量は、１日の焼
却灰発生量（トン）より少ないことが好ましい。湿式灰
冷却装置は、ストーカー炉などの焼却炉から排出された
焼却灰の冷却を目的としているので、かき寄せ式焼却灰
排出装置では、１日２０トンの焼却灰に対して、３０ト
ン程度の冷却水を用いる。その場合、冷却水の温度は、
冬場で２０℃、夏場では５０℃近くとなる。これに対
し、突き棒焼却灰排出装置においては、１日８トンの焼
却灰を冷却する場合、１〜３ｍ³程度の冷却水とするこ
とにより、冬場で３５℃、夏場では６０℃近くの高温と
なる。そして、前記のように、冷却水ｗの体積を少なく
すると、冷却水ｗ中に落下した焼却灰ａは、ある程度は
冷却されるものの、完全には冷却されず高温のままとな
る。

【００１３】図示したような突き棒焼却灰冷却装置で
は、水槽１内の焼却灰ａを突き棒３で灰ピット４側に押
し出す場合、突き棒３は、２〜５分に１回作動するの
で、焼却灰ａは、次第に水槽１の灰出しスロープ11の上
を灰ピット４側に移動し、灰出しスロープ11上で水面上
に現われ、空冷される。ところが、本装置は、スクレー
パーなどの強制掻き出し装置を持たないために、焼却灰
ａは水分を含んだスラリー状となり、灰出しスロープ11
上に堆積し、場合によっては１メートル近い厚さとな
る。このような場合、焼却灰ａは、完全に冷却されるこ
となく、４０〜７０℃の高温状態で４〜１２時間保熱さ
れる。

【００１４】本処理法では、灰出しスロープ11から灰ピ
ット４に焼却灰ａが落下する排出口の周辺に図例のよう
なフード５を設置し、装置外への放熱を避けることが更
に好ましい。フード５の構造は、熱の発散する上側、前
側、および側面が密閉されており、下側が、焼却灰ａを
灰ピット４に投げ入れるために開いていることが好まし
い。このフード５を設置すると、焼却灰ａは、冷却水ｗ
および、スラリー状の焼却灰ａから発生する蒸気や熱が
外部へ放出されることが抑制され、焼却灰ａが保熱され
た状態で排出される。

【００１５】上記のような本発明に係る廃棄物焼却灰処
理方法に用いられる有害物質処理材としては、粉体、液
体、もしくはスラリー状のものを用いることができる。
また、液体の中に、活性炭などの微粒子を含んでいても
構わない。本発明で使用可能な有害物質処理材の組成と
しては、珪酸ナトリウムや珪酸カリウムなどの可溶性珪
酸塩、燐酸１水素ナトリウム、燐酸２水素ナトリウム、
燐酸ナトリウム、燐酸１水素カリウム、燐酸２水素カリ
ウム、燐酸カリウムなどの可溶性燐酸塩、可溶性珪酸塩
に燐酸塩や炭酸塩を混合したもの、硫酸バンド、燐酸ア
ルミニウム溶液の少なくとも１種以上を含んでいる液体
が挙げられる。また、有害物質処理材として、粉体のも
のを使用することもできる。その場合は、予め水と混合
してスラリー状で注入してもよいし、また、フィーダー
を設置してもよい。これらの中で、可溶性の珪酸塩は、
本処理方法に最も好適である。なぜならば、可溶性珪酸
塩は、高温で重金属安定化能力の向上があるからであ
る。更に、可溶性珪酸塩と炭酸カリウムの混合液体を加
えると更に重金属の安定化が可能となるのでより好まし
い。

【００１６】前記処理材の注入位置は、冷却水ｗに注入
しうる限り、灰シューター２部分であっても、突き棒３
の後方、つまり灰ピット４から遠い部分から注入しても
よい。

【００１７】このように本処理法が廃棄物焼却灰中の重
金属などの有害物質の安定化に有効な機構は、以下のよ
うに推察しうる。本発明方法では、湿式灰冷却装置の灰
出しスロープ11にある焼却灰ａが、該焼却灰ａおよび冷
却水ｗから発生した熱によって保熱され、その温度は６
０〜７０℃に達するために、焼却灰ａは、灰ピット４に
落下するまでの間に高温養生の状態で維持される。この
とき、有害物質処理材としての可溶性珪酸塩は、焼却灰
ａ中の重金属と直接反応して、重金属珪酸塩を形成する
他に、カルシウムと珪酸塩の複合体を形成し、その中に
重金属を包含すると考えられる。この作用機構におい
て、前記のように焼却灰ａが保熱されて加温養生される
ことで、カルシウムと珪酸塩の複合体の形成が促進さ
れ、重金属などの有害物質の安定化効果を発現している
と考えられる。

【００１８】更に、本発明方法では、有害物質処理材と
して、可溶性珪酸塩と炭酸塩を組み合わせることで、同
じ固形分で比較すると処理材の粘度が低下して、取り扱
いが容易になるとともに、炭酸塩は、可溶性珪酸塩の作
用を補助して、重金属を短時間で安定化するので好まし
い。この場合の可溶性珪酸塩と炭酸塩の好ましい添加比
率は、固形分比率で９５：５〜８０：２０である。これ
は、炭酸塩を添加すると性能の向上が期待できるが、大
量に加えると、実用上の問題が起こる。つまり、冬場の
輸送時に炭酸塩の析出が起るので、処理材の保管タンク
や輸送機器に保熱を行なう必要が発生して、処理材注入
設備および処理材保管設備が高価となり、取り扱い上好
ましくない。処理材の総固形分、つまり、Ｎａ₂Ｏ、Ｓ
ｉＯ₂、Ｋ₂ＣＯ₃の総和は、運搬、保管上の問題から
４３重量％以下、粘度は常温（２５℃）で１０００セン
チポイズよりも低いことが好ましい。

【００１９】上記のような本発明の焼却灰処理方法は、
鉛、カドミウム、水銀、セレン、ヒソ、亜鉛、クロムな
どの有害無機物質を含む廃棄物焼却灰に対して有効であ
る。そのような焼却灰としては、都市ごみ焼却灰や産業
廃棄物焼却灰から発生する飛灰、主灰などの焼却灰があ
る。ここで、飛灰は、焼却に伴って発生する粉状のばい
じんや、溶融炉から発生するばいじんを集塵したもので
あり、電気集塵器で集塵したＥＰ灰があげられる。一
方、主灰は、都市ごみや産業廃棄物の焼却場で、焼却炉
下部より排出される灰であり、有害な重金属を含むもの
が対象となる。通常の都市ごみ焼却場の湿式灰冷却装置
では、主灰、もしくは主灰と飛灰の混合物が処理対象と
なる。特に、都市ごみ焼却灰から発生する鉛の安定化に
好適である。更に、本発明の処理方法は、産業廃棄物焼
却灰や活性汚泥などの有害重金属を含んだ廃棄物も処理
対象とすることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の廃棄物焼却灰処理方法を用い
て、有害物質を含有する産業廃棄物や都市ごみ焼却炉か
ら発生し、湿式灰冷却装置から排出される焼却灰を処理
すれば、焼却灰中の有害物質を、確実に安定化可能であ
る。しかも、本発明では、冷却水に有害物質処理材を注
入しているにもかかわらず、理由は明らかではないが、
有害物質処理材に原因するスカムの発生などの問題がな
く、不規則に発生する焼却灰であっても、安定的に重金
属の溶出濃度を低下させることができる。

【００２１】

【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ない。

【００２２】図２に示した都市ごみ焼却施設における突
き棒焼却灰排出装置を用いた。１日８トン発生する焼却
灰（ここでは主灰）は、灰シューター２から水槽１内の
冷却水ｗ（設備水）に落下する。焼却灰ａは、突き棒３
により、水槽１から排出される。この冷却装置は、冷却
水ｗの量が、１トンであった。有害物質処理材は、液体
３号水ガラスと炭酸カリウムを固形分で９０：１０の比
率で、総固形分が３４重量％になるように混合して調合
した。この有害物質処理材を、図２に示す突き棒焼却灰
排出装置における突き棒３の後方、即ち、図に示す３箇
所の注入位置のうち一番右側の位置から、１日に発生す
る焼却灰ａの１００重量部に対して、１．２〜２．６重
量部となるように、水槽１内の冷却水ｗに加えた。有害
物質処理材の添加率は、サンプリングを終了後、直ちに
変更して行ない、ほぼ１日添加率を変更しなかった。サ
ンプリングは、水槽１の灰出しスロープ11部分から行な
った。なお、比較に用いた無処理焼却灰は、実験開始前
に採取した。これらの焼却灰は、環境庁告示１３号法
（日本）で、鉛溶出濃度および抽出液のｐＨを測定し
た。結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１の無処理の場合と有害物質処理材を添
加して処理した場合との比較から、処理材添加量は、焼
却灰１００重量部に対して、１．２重量部以上で既に鉛
溶出濃度が規制値（０．３ｍｇ／Ｌ）以下になり、可溶
性珪酸塩水溶液を主たる構成成分としてなる処理材を冷
却水に注入し、冷却水に投入された焼却灰を保熱状態で
冷却水から払い出して加熱養生すると容易に鉛を安定化
することが可能であり、本発明の廃棄物焼却灰処理方法
の有効性が示された。また、スカムの発生は見られなか
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な突き棒焼却灰排出装置の模式的断面
図。

【図２】本発明で使用する突き棒焼却灰排出装置の模
式的断面図。

【符号の説明】

１水槽、２灰シューター、３突き棒、４
灰ピット、５フード、 11 灰出しスロープ、ａ
焼却灰、ｗ冷却水。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物焼却灰を、可溶性珪酸塩を主成分
とする有害物質処理材を注入した冷却水に投入し、完全
には冷却されない状態で水槽内の冷却水中から払い出
し、焼却灰および冷却水から発生した熱によって保熱さ
れた状態で養生することを特徴とする廃棄物焼却灰処理
方法。
【請求項２】冷却水を収容する水槽と、該水槽内の冷
却水中に焼却灰を投入する灰シューターと、前記冷却水
中の焼却灰を水槽から払い出す灰払い出し手段とを有す
る湿式灰冷却装置の前記水槽内の冷却水中に有害物質処
理材を注入し、該冷却水中に廃棄物焼却灰を投入し、冷
却水から払い出されたスラリー状の焼却灰を冷却装置内
に滞留させ、焼却灰および冷却水から発生した熱によっ
て保熱された状態で養生した後に廃棄する請求項１記載
の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項３】廃棄物焼却灰が４０〜７０℃に保熱され
た状態で養生される請求項１又は請求項２記載の廃棄物
焼却灰処理方法。
【請求項４】前記有害物質処理材が、可溶性珪酸塩を
主成分とする液体である請求項１記載の廃棄物焼却灰処
理方法。
【請求項５】前記可溶性珪酸塩が、珪酸ナトリウムも
しくは珪酸カリウムである請求項４記載の廃棄物焼却灰
処理方法。
【請求項６】前記有害物質処理材が、珪酸ナトリウム
もしくは珪酸カリウムと、炭酸カリウムを含む請求項５
記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項７】前記廃棄物焼却灰が、鉛、カドミウム、
水銀、セレン、ヒソ、亜鉛、クロムからなる群から選択
される少なくとも１種の有害物質を含んでいる請求項１
〜６のいずれかに記載の廃棄物焼却灰処理方法。
【請求項８】前記廃棄物焼却灰が、焼却飛灰、主灰、
溶融飛灰などの都市ごみ焼却灰、産業廃棄物焼却灰、活
性汚泥など有害重金属を含んだ廃棄物の焼却灰である請
求項７記載の廃棄物焼却灰処理方法。