JPH11192468A - 飛灰に含まれる重金属の安定化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、埋め立て後に重金属が溶出しない
飛灰に含まれる重金属の安定化処理方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 廃棄物の焼却時又は焼却残渣を溶融時に
発生する飛灰に含まれる重金属の安定化処理方法におい
て、飛灰のｐＨを８以上に調整し、次に、飛灰１００重
量部に対して硫黄イオンを遊離する多硫化カルシウムま
たは硫酸バンドからなる硫化剤の硫黄を０．１重量部以
上加えて混練し、次に、飛灰に含まれる６価クロムのモ
ル量に対して塩化第一鉄または硫化第一鉄からなる二価
鉄塩の鉄のモル量が２倍以上となるような割合で二価鉄
塩を加えると共に、塩化第二鉄または硫化第に鉄からな
る三価鉄塩の鉄のモル量と二価鉄塩の鉄のモル量の合計
が前記硫黄のモル量の同等以上となるように三価鉄塩を
加えて混練し、次に、混練物にｐＨ調整剤を加えてｐＨ
９．０〜１１．０の範囲内に調整し、混練することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物の焼却炉お
よび廃棄物の溶融炉から発生する飛灰に含まれる重金属
の安定化処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、産業廃棄物、汚泥等の廃棄物
を埋め立てなどする前に、埋め立て量の減少を図るため
に、一般的に焼却炉により焼却処理を行ない廃棄物の減
容化が行われている。ところが、焼却炉で焼却された焼
却残渣中に鉛，カドミウム等の重金属が含まれている。
そのために、焼却残渣を溶融炉により溶融させて、これ
らの重金属の無害化処理を行なうと共に、さらに焼却残
渣の減容化を行っている。

【０００３】このように、焼却炉において廃棄物を焼却
したり、あるいは溶融炉において焼却残渣を溶融したり
すると排ガス中に重金属を含む飛灰が発生する。この飛
灰には鉛、カドミウム、水銀、６価クロムなどの重金属
が含まれており、このままの状態で埋め立てをすると、
これらの重金属が溶出してしまうことがある。そこで、
重金属の溶出を防止するために埋め立て前に飛灰に含ま
れる重金属の安定化処理をすることが法的に義務付けら
れている。

【０００４】焼却炉から発生する飛灰または溶融炉から
発生するこれらの飛灰の重金属の安定化処理方法とし
て、飛灰に硫化剤および第二鉄塩を加えて混練する方法
が知られている。なお、硫化剤として硫酸バンドを加
え、次に重金属固定剤を加えて安定な重金属キレート化
合物とする飛灰に含まれる重金属の安定化処理方法があ
る（特開平７−３９８４６号公報、特開平７−２９００
２６号公報）。また、水銀を含む飛灰に二価鉄を加え、
次に硫化剤として硫化ナトリウムあるいは硫化鉄を加
え、水銀を硫化物として固定すると共に、混合物中の他
の重金属をフェライト化反応により固定させる飛灰に含
まれる重金属の安定化処理方法がある（特開平８−１１
７７１８号公報）。さらに、酸性溶融飛灰に多硫化カル
シウムを加え混練し、次に第二鉄塩を加えて混練する飛
灰に含まれる重金属の安定化処理方法がある（特開平８
−１９７０３４号公報）。

【０００５】これらの飛灰に含まれる重金属の安定化処
理方法では飛灰に第二鉄塩を加えて混練したり、フェラ
イト化する場合にカドミウムあるいは水銀などの重金属
が十分に安定化されないまま埋め立てされる場合があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、飛灰に硫化剤
として硫酸バンド又は多硫化カルシウムを加え、次に第
二鉄塩を重金属固定剤として単に加えただけでは、重金
属が安定化しない場合が生じ、埋立後に重金属が溶出し
てしまうことがある。

【０００７】また、飛灰に第二鉄塩を加え、次に硫化剤
の硫化ナトリウムを加えると、飛灰と第二鉄塩とが発熱
反応を起こし、４０℃程度の熱をもち飛灰に含まれる一
部の水銀を蒸発させてしまうことがある。そこで、本発
明は、埋め立て後に重金属が溶出しない飛灰に含まれる
重金属の安定化処理方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段、及び発明の効果】請求項
１記載の本発明は、廃棄物の焼却時又は焼却残渣を溶融
時に発生する飛灰に含まれる重金属の安定化処理方法に
おいて、前記飛灰のｐＨを８以上に調整し、次に、飛灰
１００重量部に対して硫黄イオンを遊離する硫化剤の硫
黄を０．１重量部以上加えて混練し、次に、飛灰に含ま
れる６価クロムのモル量に対して二価鉄塩の鉄のモル量
が２倍以上となるように二価鉄塩を加えると共に、三価
鉄塩の鉄のモル量と二価鉄塩の鉄のモル量の合計が前記
硫黄のモル量の同等以上となるように三価鉄塩を加えて
混練し、次に、該混練物にｐＨ調整剤を加えてｐＨ９．
０〜１１．０の範囲内に調整し、混練することを特徴と
する。

【０００９】ここで、数値限定理由を説明する。飛灰の
ｐＨを８以上にしたのは、ｐＨか８以上あれば硫化剤を
加えた時に硫化水素などの有害ガスの発生が起こらない
からである。飛灰１００重量部に対して硫化剤の硫黄を
０．１重量部以上としたのは、硫黄が０．１重量部未満
であると硫黄の量が不足して鉛，カドミウム，水銀等の
重金属を十分に安定化させることができないからであ
る。なお、硫黄が０．１重量部を超えると硫黄の量が満
たされて「金属等を含む産業廃棄物に係わる判定基準を
定める総理法令（平成６年１１月７日付の総理府令第６
１号）」に定める陸上埋立判定基準内に納まるように、
鉛，カドミウム，水銀等の重金属を十分に安定化させる
ことができるからである。

【００１０】また、飛灰に含まれる６価クロムのモル量
に対して二価鉄塩の鉄のモル量が２倍以上あれば、飛灰
中の６価クロムを二価鉄塩により完全に還元し、安定す
る３価のクロムに変えてしまい無害化させてしまうため
である。また、三価鉄塩の鉄のモル量と二価鉄塩の鉄の
モル量の合計が添加する硫黄のモル量の同等以上とした
のは、二価鉄塩により６価クロムを還元すると共に、遊
離する硫黄イオンを固定化させ硫化物を硫化錯体にさせ
ないように阻止させるためである。また、三価鉄塩は、
硫黄イオンを固定させると共に粗粒の三価鉄塩に微細な
硫化物を付着させて共沈粒子を形成させて捕らえ十分に
共沈させることができるからである。

【００１１】さらに、混練物にｐＨ調整剤を投入してｐ
Ｈ９〜１１．０の範囲内とするのは、硫化物の溶解度の
低い状態を維持することにより、飛灰中の重金属を固定
することができるからである。請求項１記載の発明によ
ると、硫黄イオン等の固定が十分に行なわれ、埋め立て
しても鉛，カドミウム，水銀等の重金属が既に陸上埋立
判定基準内に納まるように安定化処理されているから雨
水等により鉛，カドミウム，６価クロム等の重金属が溶
出することがない。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の飛
灰に含まれる重金属の安定化処理方法において、前記硫
化剤は多硫化カルシウムまたは硫酸バンドであることを
特徴とする。請求項２記載の発明によると、多硫化カル
シウムまたは硫酸バンドは水溶性でありしかも硫黄イオ
ンを発生するから使用に適している。また、価格が安く
しかも入手し易いからランニングコストの低い飛灰に含
まれる重金属安定化処理用として適している。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、焼却炉か
ら発生した飛灰に含まれる重金属の安定化処理方法であ
る。第１発明の実施の形態は、表１に示すような硫化
剤、二価鉄塩および三価鉄塩の配合割合とし、

【００１４】

【表１】

【００１５】実施の形態１〜１６の１６点を次のような
手順で飛灰に含まれる重金属の処理を夫々に行った。ま
ず、飛灰のｐＨを８以上に調整し、次に硫化剤を加え、
約３分間混練し、次に二価鉄塩および三価鉄塩を加え約
３分間混練し、次に可性ソーダを加えて酸素含有ガス下
において約４分間混練した。この場合の混練を密閉容器
内で行った。これにかかった混練時間は合計約１０分で
あり、全体の処理時間は約１８分であった。

【００１６】さらに詳しく説明すると、飛灰は６価クロ
ムを５５ｐｐｍ含んでおり、ｐＨ測定を行ったところｐ
Ｈ調整範囲内の１２．８であったためこの場合はｐＨ調
整を省略した。次に、表１に示すように、飛灰１００重
量部に対して硫黄イオンを遊離する多硫化カルシウムあ
るいは硫酸バンドの硫黄を０．１重量部以上加えると共
に、水を加えて均一に混練した。ここで飛灰の元のｐＨ
が１２．８あったために、多硫化カルシウムあるいは硫
酸バンドからなる硫化剤を加えても硫化水素が発生しな
かった。

【００１７】次に、６価クロムのモル量に対して、塩化
第一鉄あるいは硫酸第一鉄の鉄のモル量が２倍以上とな
るような割合で塩化第一鉄あるいは硫酸第一鉄を加え
た。また、塩化第二鉄あるいは硫酸第二鉄の鉄のモル量
と塩化第一鉄あるいは硫酸第一鉄の鉄のモル量の合計が
前記硫黄のモル量と同等（比率１）となるように塩化第
二鉄あるいは硫酸第二鉄加えて混練した。

【００１８】次に、該混練物に可性ソーダを加えてｐＨ
９になるように調整し、混練した。なお、合計の混練時
間は約１０分であり、全体にかかった処理時間は約１８
分であった。また、比較例１〜１８についても、表１に
示す配合割合において夫々に上記と同様の手順により処
理を行ない、混練物のｐＨを８．８〜１１．２になるよ
うに調整した。

【００１９】また、比較例０については元の飛灰のまま
である。このようにして飛灰に含まれた重金属の処理を
行ったものを「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法
（昭和４８年環境庁告示１３号）」に従って鉛、カドミ
ウム、水銀、砒素、６価クロムの重金属の溶出検査を行
った。その結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】第１の実施の形態１〜１６は判定が○印で
示すように鉛、カドミウム、水銀、砒素、あるいは６価
クロムが陸上埋立判定基準の許容範囲内であった。しか
し、比較例０〜１８においては判定が×印で示すように
鉛、カドミウムあるいは６価クロムが陸上埋立判定基準
の許容範囲を超えている。

【００２２】また、第２の発明の実施の形態は、表３に
示すように硫化剤、二価鉄塩及び三価鉄塩の配合割合と
し、

【００２３】

【表３】

【００２４】実施の形態５１〜６６の１６点を次のよう
な手順で飛灰に含まれる重金属の処理を夫々に行った。
飛灰のｐＨを８以上に調整し、次に硫化剤を加え、３分
間混練し、次に二価鉄塩および三価鉄塩を加え３分間混
練し、次に可性ソーダを加えて７分間混練した。この場
合の混練は密閉容器内で行った。これにかかった混練時
間は合計約１３分であり、全体の処理時間は約２２分で
あった。

【００２５】さらに詳しく説明すると、飛灰は６価クロ
ムを４５ｐｐｍ含んでおり、ｐＨ測定を行ったところｐ
Ｈが６．１であつた。そこで、苛性ソーダを加えて混練
してｐＨ９．２に調整した。次に、表３に示すように、
飛灰１００重量部に対して硫黄イオンを遊離する多硫化
カルシウムあるいは硫酸バンドの硫黄を０．１重量部以
上加えると共に、水を加えて均一に混練した。ここで飛
灰のｐＨが９．２あったために、多硫化カルシウムある
いは硫酸バンドからなる硫化剤を加えても硫化水素が発
生しなかった。

【００２６】次に、６価クロムのモル量に対して、塩化
第一鉄あるいは硫酸第一鉄の鉄のモル量が２倍以上とな
るような割合で塩化第一鉄あるいは硫酸第一鉄を加え
た。また、塩化第二鉄あるいは硫酸第二鉄の鉄のモル量
と塩化第一鉄あるいは硫酸第一鉄の鉄のモル量の合計が
前記硫黄のモル量と同等（比率１）となるように塩化第
二鉄あるいは硫酸第二鉄加えて混練した。

【００２７】次に、混練物に可性ソーダを加えてｐＨ９
〜１１になるように調整し、混練した。なお、合計の混
練時間は約１３分であり、全体にかかった処理時間は約
２２分であった。また、比較例５１〜６８についても、
表３に示す配合割合において夫々に前記と同様の手順に
て処理を行ない、混練物のｐＨを８．８〜１１．２にな
るように調整した。

【００２８】また、比較例０については元の飛灰のまま
である。このようにして飛灰に含まれた重金属の処理を
行ったものを「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法
（昭和４８年環境庁告示１３号）」に従って鉛、カドミ
ウム、水銀、砒素、６価クロムの重金属の溶出検査を行
った。その結果を表４に示す。

【００２９】

【表４】

【００３０】第１の実施の形態５１〜６６は判定が○印
で示すように鉛、カドミウム、水銀、砒素、あるいは６
価クロムが陸上埋立判定基準の許容範囲内であった。し
かし、比較例５０〜６８においては判定が×印で示すよ
うに鉛、カドミウムあるいは６価クロムのいずれかが陸
上埋立判定基準の許容範囲を超えている。

【００３１】上述のように、発明の実施の形態の方法に
より処理したものであれば、埋め立てしても鉛，カドミ
ウム，６価クロム等の重金属が既に安定化処理されてい
るから雨水等により溶出することがない。また、多硫化
カルシウムまたは硫酸バンドは水溶性でありしかも硫黄
イオンを発生するから使用に適している。また、価格が
安く入手し易いからランニングコストの低い飛灰に含ま
れる重金属の安定化処理に適している。

【００３２】なお、第１の発明の実施の形態に使用した
飛灰のように６価クロムが５５ｐｐｍ含まれていたり、
第２の発明の実施の形態に使用した飛灰のように６価ク
ロムが４５ｐｐｍ含まれていても、本発明の重金属の安
定化処理を行なうことにより陸上埋立判定基準の許容範
囲内にすることがでる。

【００３３】また、第１の発明の実施の形態と第２の発
明の実施の形態の混練時間の差については、優劣の差が
認められなかった。以上、本発明の実施の形態について
説明したが、本発明の趣旨の範囲を超えない限り種々の
実施ができる。例えば、発明の実施の形態では混練物の
ｐＨ調整をしてから混練するように説明したが、ｐＨ調
整剤をよく混ぜ合わせるための混練であるから、混練し
ながらｐＨ調整剤を加えてもよい。

【００３４】また、混練物へのｐＨ調整後の混練は酸素
含有雰囲気中で混練してもよい。また、発明の実施の形
態では二価鉄塩を加え、次に三価鉄塩を加えて混練した
が、先に三価鉄塩中に二価鉄塩を所定量調整しておいた
ものを加えてもよい。こうすると、鉄塩計量装置を１台
減らすことができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物の焼却時又は焼却残渣を溶融時に
   発生する飛灰に含まれる重金属の安定化処理方法におい
   て、 前記飛灰のｐＨを８以上に調整し、 次に、飛灰１００重量部に対して硫黄イオンを遊離する
   硫化剤の硫黄を０．１重量部以上加えて混練し、 次に、飛灰に含まれる６価クロムのモル量に対して二価
   鉄塩の鉄のモル量が２倍以上となるように二価鉄塩を加
   えると共に、三価鉄塩の鉄のモル量と二価鉄塩の鉄のモ
   ル量の合計が前記硫黄のモル量の同等以上となるように
   三価鉄塩を加えて混練し、 次に、混練物にｐＨ調整剤を加えてｐＨ９．０〜１１．
   ０の範囲内に調整し、混練することを特徴とする飛灰に
   含まれる重金属の安定化処理方法。
2. 【請求項２】 前記硫化剤は多硫化カルシウムまたは硫
   酸バンドであることを特徴とする請求項１記載の飛灰に
   含まれる重金属の安定化処理方法。