JPS5814840B2 - 重金属含有産業廃棄物の無害化処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は重金属含有産業廃棄物の無害化処理方法に関す
るものである。

近年、産業発展に伴い水質汚濁、大気汚染などの公害問
題がクローズアップされ、その発生源である関連の各工
場は公害除去設備を設置して着々と成果を収めつつある
。

しかし、その一方では、これらの設備等から発生する有
害重金属を含む産業廃棄物の処分が「廃棄物の処理及び
清掃に関する法律（昭和５１年６月１６日改正、法律第
６８号）」の改正、強化に見られるようにきわめて重大
な問題となって来た。

通常、有害重金属を含む産業廃棄物は埋立処分されるが
、その際、産業廃棄物は「産業廃棄物に含まれる有害物
質の検定方法（昭和４８年２月１７日号外、環境庁告示
第１３号）」による検定方法で、「有害な産業廃棄物に
係る判定基準を定める総理府令（昭和５２年３月１４日
改正、総理府令第３号）」の基準値を満足させなければ
ならない。

これら重金属含有産業廃棄物中には、ほとんどすべての
金属類を含有し、その金属類は不溶性の酸化物等および
可溶性の硫酸塩、硝酸塩、塩化物等の化合物となってい
る。

とくに重油燃焼工場から排出される集塵器捕集灰・排煙
脱硫副生物・排煙脱硝副生物およびゴミ焼却工場の集塵
器捕集灰・アルカリ洗煙廃水中には各種重金属の他に、
Ｃａ，Ｍｊｊ，ＮＨ４，Ｎａの硫酸塩、硝酸塩、塩化物
等が多量に含まれるため、重金属が溶出し易く、注意を
要する。

これら重金属含有産業廃棄物の従来からの処理法として
、コンクリート固化法、アスファルト固化法、プラスチ
ック溶融固化法、焼成固化法、焼却飛灰を水または酸性
水溶液に分散させてｐＨを４０〜７．０の範囲に調節し
、溶解性重金属を液相に移す処理法（特開昭５３−１２
１６５号）等がある。

しかし、いずれも安定して確実に処理できる方法がいま
だに確立されておらず、また処理工程および操作等が複
雑で設備費および運転維持費か高いために未処理で放置
されたり、処理されても不完全なために二次公害の不安
から埋立地確保に問題が生じる。

とくに、コンクリート固化法、アスファルト固化法、プ
ラスチック溶融固化法などは大量のセメント、アスファ
ルト、プラスチックなどを消費するために運転維持費が
非常に高くつき、重金属含有産業廃棄物量の増大および
成型することによって、輸送や埋立地利用が非効率的と
なる欠点を有し、また、焼成法などは、高温に加熱する
ことによって、重金属が昇華および飛散するため、二次
公害を発生する欠点を有している。

さらに、特開昭５３−１２１６５号の処理法については
、ｐＨが４０〜７． ０では溶解性重金属が十分に液相
に移せないために効果がなく、また固液分離しても残存
飛灰中には溶解重金属を含む付着水があるため、必す洗
浄しなけれはならす、その洗浄に大量の水を消費し、た
とえ十分に水洗しても重金属は再溶出し、さらに別に分
離した重金属含有水および大量の水洗水は凝沈法などで
重金属除去しなけれはならない。

このように処理効果がないだけでなく、分離した水を廃
水処理するために処理工程および操作が複雑で、また設
備費および運転維持費が非常に高くつくなどの欠点を有
している。

一方、ビスコースレーヨン工場では、硫化工程から精練
工程までの間、特に紡糸工程等から二酸化炭素等のほか
に、硫化水素や硫酸ミスト等の有害物質を含む排ガスが
発生し、このまま大気に放散させると大気汚染となり、
環境保全上、好ましくない。

したがって、この排ガスをスクラバーにて苛性ソーダ液
で洗浄して前記排ガス中の有害物質を除去していること
は良く知られているが、その際に発生する排液は、硫化
ソーダや水硫化ソーダ等の毒物を含むため、このまま放
流できるものでなく、燃焼させて再びイオウ酸化物等の
ガス状物質にして排煙脱硫装置で処理しているのが現状
であるが、これも経済上、環境保全上好ましくない。

本発明者らは、先にこれらの欠点を解決して確実に安定
して無害化でき、設備費および運転維持費も低減できる
非常に効率的な重金属含有産業廃棄物の無害化処理法を
提供することを目的として鋭意研究した結果、重金属含
有産業廃棄物中の可溶性重金属化合物を不溶性重金属化
合物の存在下にアルカリ性薬剤を加えて不溶化すると、
上記の目的がすべて達成しうることを見い出し特許出願
したが、さらに研究を行った結果、アルカリ性薬剤の代
りに前記したビスコースレーヨン工場から副生した排液
を使用すると、アルカリ性薬剤と同等もしくはそれ以上
の効果が得られると共に前記したビスコースレーヨン工
場から副生じた排液の処理も同時に行うことができるこ
とを見い出し本発明を完成した。

すなわち、本発明は可溶性重金属化合物および不溶性重
金属化合物を含有し、かつ該可溶性重金属化合物の一部
または全部が液中に浴解してなるスラリー状の産業廃棄
物にビスコースレーヨン工場の湿式紡糸工程等から発生
するガスを苛性ソーダ液で洗浄して得た排液を加えて該
可溶性重金属化合物を不溶化することを特徴とする重金
属含有産業廃棄物の無害化処理方法である。

本発明によれは、スラリー状の産業廃棄物中の可溶性重
金属化合物を不溶性重金属化合物の存在下に不溶化させ
ることにより非常に安定な不溶性物質とすることができ
る。

この非常に安定な不溶性物質は従来の凝集沈澱法の沈澱
物とは異なり、重金属がまったく溶出しないものとなっ
ている。

その詳細な理由は明らかでないが、おそらく従来の凝集
沈澱法における重金属水酸化物あるいは重金属硫化物の
ような単純な化合物となっているのと異なり、本発明に
おけるスラリー状の産業廃棄物中の不溶性重金属化合物
と可溶性重金属化合物と前記したビスコースレーヨン工
場排液含有成分とが反応して、ビスコースレーヨン工場
排液含有成分が不溶性重金属化合物と可溶性重金属化合
物の架橋剤としての作用をし、全体として非常に安定な
不溶性で、比較的高分子の複合化合物を形成しているた
めと考えられる。

本発明における重金属含有産業廃棄物としては、たとえ
ばゴミ焼却場の焼却灰・集塵器捕集灰・アルカリ洗煙廃
水濃縮物、メッキ工場のスラツジ、重油燃焼工場の集塵
器捕集灰・排煙脱硫副生物・排煙脱硝副生物・上水道処
理場のスラツジ、下水道処理場のスラツジなどが挙げら
れる。

この重金属含有産業廃棄物中には、不溶性重金属化合物
および可溶性重金属化合物、さらに可溶性アルカリ士類
金属化合物および可溶性アルカリ金属化合物などが混在
している。

本発明における可溶性重金属化合物としては、例えば、
亜鉛、カドミウム、ニッケル、マンガン鉄、クロム、水
銀、銅等の塩化物、硫酸塩、硝酸塩、亜硫酸塩が挙げら
れ、不溶性重金属化合物としては、例えば、前記重金属
類の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫化物が挙げられる。

また、可溶性アルカリ土類金属化合物としては、例えば
、カルシウム、マグネシウム等の塩化物、硫酸塩か挙げ
られ、可溶性アルカリ金属化合物としては、例えは、ナ
トリウム、カリウム等の塩化物、硫酸塩、硫酸塩が挙げ
られる。

本発明におけるスラリー状の産業廃棄物とは、重金属含
有産業廃棄物であって、攪拌できる程度の流動性を有す
る濃度のものをいい、通常、２〜３３重量％の濃度を有
する重金属含有産業廃棄物をいう。

この場合に産業廃棄物が固型状であれば、これに水を加
えてスラリー状にすればよい。

またゴミ焼却場のアルカリ洗煙廃水濃縮物も本発明でい
うスラリー状の産業廃棄物に含まれる。

本発明の対象とする産業廃棄物は可溶性重金属化合物お
よび不溶性重金属化合物を含有し、かつ該可溶性重金属
化合物が液中に溶解してなるスラリー状の産業廃棄物で
ある。

たとえは産業廃棄物が固型状の場合、これに水を加えて
スラリー状にし、さらにスラリー状の産業廃棄物をｐＨ
調整するかもしくは加温するかまたは攪拌して可溶性重
金属化合物を液中に溶解させればよい。

このｐＨ調整、加温および攪拌の選択はこれらを単独で
行うことができ、またこれらを組合せて行うこともでき
るが、重金属含有産業廃棄物の種類および重金属含有濃
度やｐＨによって異なる。

たとえは、メッキ工場のｐＨ１．３の重金属含有スラツ
ジは２時間攪拌するだけで可溶性重金属化合物を完全に
溶解させることができ、また重油燃焼工場のｐＨ５．２
の排煙脱硫重金属含有副生芒硝は１００℃，１．５時間
加温するだけで可溶性重金属化合物を完全に溶解させる
ことができる。

さらに重油燃焼工場のｐＨ ６． １のマルチサイクロ
ン式集塵器重金属含有捕集灰は塩酸でｐＨ ３． ０に
調整し、８０゜Ｃに昇温した後２．５時間攪拌すれば可
溶性重金属化合物を完全に溶解させることができる。

ここでのｐＨ調整は通常の酸あるいはアルカリでｐＨ１
〜７の範囲に調整するが、ｐＨ２〜６の範囲が好ましい
。

また加温については、加熱水蒸気、電熱、重油あるいは
その他工場の廃熱利用などで６０〜１２０’Ｃに加温す
るが、８０〜１００”Ｃに加温することが好ましい。

さらに攪拌については通常、機械攪拌にて行うが、その
他空気攪拌、混練、振とうなどで行うことができる。

本発明の方法は、スラリー状の産業廃棄物中の可溶性重
金属化合物を不溶化させて無害化物にさせるものである
が、これを不溶性重金属化合物の存在下で前記したビス
コースレーヨン工場排液を加えて行う。

このスラリー状の産業廃棄物のｐＨは概ね２〜６の範囲
にあり、これをｐＨが１０を越えない範囲の量でビスコ
ースレーヨン工場排液を加えることが好ましい。

特にｐＨが６〜９になる量でビスコースレーヨン工場排
液を加えることが好ましい。

ｐＨが１０を越えると亜鉛、クロム、鉛などの両性金属
化合物が再溶解することがあり、またビスコースレーヨ
ン工場排液を大量に消費して不経済である。

このビスコースレーヨン工場排液の使用量はスラリー状
の産業廃棄物の種類およびｐＨによって異なるが、たと
えはスラリー状の産業廃棄物１トン（乾量）当り、ビス
コースレーヨン工場排液１０〜８００ｋｇである。

本発明に用いられるビスコースレーヨン工場排液とは、
前述したように湿式紡糸工程等から発生するガスを苛性
ソーダ液で洗浄して得られるものであって、その組成と
して、例えは、炭酸ソーダ４０〜２ ０ ０ ９／ｌ，
硫化ソーダ３０〜１８０ｇ／ｌ’ｅ硝５０〜１ ５ ０
＆／ｌ，亜硫酸゛ノーダ２０〜５ ０ ｇ／ｌ，水硫
化ソーダ２０〜６０Ｖｆｊ，ナオ硫酸ソーダ１０〜４０
ｇ／ｌなどが含まれており、ｐＨ約１３〜ｌ４と、ほぼ
一定しているが、本発明において、これらの組成割合に
は限定されるものではない。

さらに、このように処理したスラリー状の無害化物は固
液とも埋立処分基準および排水基準を完全に満足するも
のであるか、スラリー状の無害化物の重量および容量を
小さくする場合など、必喪に応じて沈澱、濾過、脱水、
濃縮、乾燥などで固液分離するとよい。

固型物は環境庁告示第１３号の溶出試験の結果、総理府
令第３号に定める基準値に十分満足するためにそのまま
廃棄処分でき、また一方、分離水も水質汚濁防止法（昭
和５０年改正、総理府令第３号）で定める排水基準を満
足するため、通常は、そのまま公共用水域に放流するか
あるいは工場内で再利用することもでき、環境保全の立
場から非常に有効な重金属含有産業廃棄物の無害化処理
方法である。

本発明によれば、前記したビスコースレーヨン工場から
副生じた排液を使用することにより、アルカリ性薬剤に
比べて安価に重金属含有産業廃棄物を安定して確実に重
金属化合物を溶出しない無害化物とすると共に前記のヒ
スコースレーヨン工場排液の処理も同時に行うことがで
き、湿式法にもかかわらす排出される分離水も無処理で
放流することができるので、二次公害の心配かなくなる
。

また、工程および操作が簡単で薬剤消費量も少ないため
に設備費および運転維持費がコンクリート固化法などに
比べて非常に安価となり、湿式法であるため成形する必
要がなく、そのために輸送単位が大きくなり、また埋立
地も有効に使用することかできる。

次に本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例 １、比較例 １ ニッケル６８ｍ９／ｋｇ、マンガン９ ２０Ｔｎ９／ｋ
ｇ、亜鉛３ ９０ ０ ０ｔｎ９／ｋｇ，カドミウム２
７０〃ｙ／ｋｇ、全クロム３２０ｍｇ／ｋｇ、鉛１２
０００ｍｇ／ｋｇ１総水銀９３ｍｇ／ｋｇ、砒素１６ｍ
ｇ／’ｍｇ，銅３５００ｔｎｙ／′Ｋｇ、鉄４ ２００
０７Ｖ／ｋｇ，硅素１７０００ｍｇ／ｋｇ、アルミニウ
ム４８０００ｍｇ／ＩＪ，カリウム１．２ ０ ０ ０
０ｍｇｋｇ、カルシウム８００００ｍｔｉｉ／ｋｇ、
ナ１・リウム５ ２０ ０ ０７７９／ｋｇ，７グネシ
ウム１４０００ｍｇ／ｋｇ、硫酸イオン１４５００００
ｍｇ／Ｋｇ、塩素イオン１１２００００ｍｇ／ｋｇ，シ
アン０．０３ｍｇ／ｋｇ、有機燐ｏ．０ ４ｉｌｌ９／
ｋｇ， ＰＣＢ０．００２ｍＬｉＩ／ｋｇ、水分０．８
２ｗｔ％の可溶性重金属化合物および不溶性重金属化合
物等が混在するゴミ焼却工場の乾式電気集塵器捕集灰１
０ＣＢｉ’に水５００ｒＩｌｌを加えてスラリー状にし
、１時間攪拌後後、ｐＨ測定するとｐＨが６．４であっ
た。

これをさらに侵拌しながら６３％硫酸５ｍｌを加えてｐ
Ｈを５．０に調整した。

次に、炭酸ソーダ８ｏ＆ｙＪ１硫化ソソーダ３ ３Ｅｌ
／１３，芒硝６４ｊＪ／ｌ！，亜硫酸ソーダ３２＆／’
ｌ，水硫化ソーダ２ １ ＆／ｌ，チオ硫酸ソーダ１６
ｙ／７ｌなどを含むビスコースレーヨン工場の湿式紡糸
工程から発生するガスを苛性ソーダ液で洗浄して得た排
液をｐＨが７．０になるように２２ｍｌを加えた。

さらにこれを遠心分離脱水機で１５０００ｒｐｍ ，５
分間脱水にて固液分離した。

固型物を環境庁告示第１３号による溶出試験を行い、、
一方、脱水濾過をＪＩＳＫ−０１０２により分析した。

なお、比較のために、ビスコースレーヨン工場排液の代
りに６係硫化ソーダをｐＨか７．０になるように３６ｍ
ｌを加えた以外はまったく同様に処理した。

その結果を第１表に示す。

第１表から実施例１および比較例ｌが固型物の埋立処理
基準および脱水濾液の排水基準をそれそれ満足するもの
であることが明らかであり、両基準ともに実施例１の方
が比較例１に比べてすぐれていることが明らかである。

実施例 ２、比較例 ２ 可溶性重金属化合物としてカドミウム５００ｍ９／９
（Ｃｄ Ｃｌ２２．５ Ｈ２０ １ ０ ２ ｏｍ９
／ｋｇを使用）、水銀５００ｍｇ／ｋｇ（ＨｇＣｌ２
６８０ｍｇ／ゆを使用）、不溶性重金属化合物としてカ
ドミウム５００■／ｋｇ（ｃａｏ５７０■／ｋｇを使用
）、水銀５ ０ ０ｍ？／ｋｇ（Ｈｇ０ ５４０ｍｇ／
ｋｇを使用）、町溶性アルカリ士類金属化合物としてカ
ルシウム５ ０ ０ｍ＆／ｋｇ（ＣａＣｌ２６Ｈ，，０
２７３０ｍｇ／ｋｇを使用）、不溶性アルカリ士類金
属化合物としてカルシウム５ ０ ０１Ｖ／ｋｇ（Ｃａ
０ ５７０ｍ？／ｋｇを使用）、町溶性アルカリ金属化
合物としてナトリウムｉ ０ ０ ０１ｒｕ？／ｋｌｉ
ｉ’（ＮａＣｄ ２ ５ ４ｏｍｙ／ｋｇ）を、それぞ
れ含有するｐＨ＝６．１の試薬で調製したスラリー状の
モデル産業廃棄物１００ｇに塩酸を加えてｐＨを３．０
に調整した。

次にｐＨが７．０になるようにビスコースレーヨン工場
排液（組成は実施例１と同じ。

）を加えた後、濾紙濾過にて固液分離した。固型物を環
境庁告示第１３号による溶出試験を行い、一方、濾液を
ＪＩＳＫ−０１０２により分析した。

なお、比較のために、不溶性重金属化合物を含有させず
調製した以外はまったく同様に処理した。

その結果を第２表に示す。

第２表から実施例２の場合が比較例２と比べて非常に安
定な不溶性物質となっていることが明らかである。

実施例 ３ バナジウム７２０ｍｇ／ｋｇ，ニッケル１８００ｍｇ／
ｋｇ、鉄８６０■／ｋｇ，銅１５ｍｇ／ゆ、亜鉛７０ｍ
ｑ／Ｋｇ、アルミニウム■／ユ、鉛１ ５７Ｑ／Ｋｌ７
１カドミウム０．２ｍｇ／ユ、全クロム１６ｍｇ／ｋｇ
，マンガンｔｓｍ９／ｋ＆、砒素１．９■／ｋｇ，総水
銀０．１４ｍ９／ユ、マグネシウム３ ２０ｍ９／ｋｇ
，カルシウム１０００ｒｎ９／｝１、芒硝２３９／’ｋ
ｇ，硫安３００９／ｋｇ、水分０．６０ｗｔ％の可溶性
重金属化合物および不溶性重金属化合物等が混在する重
油燃焼工場の排煙脱硫副生硫安１００ｇに水４００ｍｌ
を加えてスラリー状にし、水蒸気加熱にて１００゜Ｃに
昇温してから２時間攪拌後、ｐＨ測定するとｐＨが３．
２であった。

この液をさらに攪拌しながらビスコースレーヨン工場排
液（組成は実施例１と同し２８ｒｒｔｌを加えてｐＨを
８．０に調整した後、濾紙濾過にて固液分離した。

固型物を環境庁告示第１３号による溶出試験を行い、一
方、濾過水をＪＩＳＫ−０１０２により分析した。

その結果を第３表に示す。

実施例 ４ 銅２６■／ｌ，鉄９８■／ｌ，鉛２００■／ｌ、全クｏ
ム１４ｍ９／ｌｊ，亜鉛１ ２０ ０ ０ｍ９／ｌ，カ
ドミウムＬ７ｍ９／ｌ，総水銀２８７Ｖ／７１砒素０．
２７ｎ９／ｌ，アルミニウム３ ２０ｍｔｉ／Ｃ ニッ
ケル４０ｍ９／１３，錫１６■／１３，７７ガ７１Ｑｍ
ｙ／４カルシウム２９００ｍｙ／＃，？グネシウム５０
０ｙｎｑ／ｌ，ナトリウム６ ６ ０ ０ ０ｍ９／ｌ
，浮遊物質１２８００ｍ？／ｌの可溶性重金属化合物お
よび不調（溶性重金属化合物等が混在するｐＨが６．２
のゴミ焼却場アルカリ洗煙廃水の濃縮液５００ｍｌを２
時間攪拌した。

次にｐＨが８０になるようにビスコースレーヨン工場排
液（組成は実施例１と同じ）５２ｍｌを加えて１時間攪
拌した。

これを３時間静置して沈澱させた後、固液分離した。

固型物を環境庁告示第１３号による溶出試験を行い、一
方、沈澱上澄水をＪＩＳＫ−０１０２により分析した。

その結果を第４表に示す。

実施例 ５ 全クロム５９ｍｌ？／ｋｇ，６価クｏム０．０ ８ｍ４
７／Ｉｖ、カドミウム３８循／ゆ、鉛２２００ｍｇ／ｋ
ｇ，銅５２００７７９／ｋｇ、亜鉛５ １ ０ ０ｍｇ
／ｋｇ，鉄３３００ −ｍ９／Ｋｇ、マンガ７ １ ０
００ｍＱ／ｋｇ、錫４２ｏｍｑ／Ｋｙ，ニッケル１３
０ｍｇ／ゆ、砒素０．９ｍｇ／ｋｇ、総水銀１．４ｍ９
／ｋｇ、アルキル水銀０．Ｏ ０ ２７ｎ９／ｋｇ１ア
ルミニウム１ ５ ２０ ０ ０１ｎ９／Ｉｇ，硅素４
２５０００１ｎ９／ｋｇ、ナＩ・リウム９ ｓ ｏ ｏ
ｏ１ｒＵ？Ａｇ、カリウム３４０００ｍｇ／ｋｇ，カ
ルシウム４８０００■／ゆ、マグネシウム２７００ｍｙ
／ゆ、硫酸イオン４２０００ｍｇ／ｋｇ，塩素イオン３
９０００ｍｇ／ゆ、シアン０．０６ｍｇ／ｋｇ、有機燐
０．０３ｍｇ／ｋｇ，水分５．９ｗｔ％の可溶性重金属
化合物および不溶性重金属化合物等が混在するゴミ焼却
工場の焼却灰１００ｇに水３００ｍｌを加えてスラリー
状にし、１時間攪拌後、ｐＨ測定するとｐＨが１０．２
であった。

これをさらに攪拌しながら１０％硝酸２０ｒｎｌおよび
１０係塩酸２０ｍｌを加えてｐＨを６．１に調整した。

次にｐＨが８．５になるようにビスコースレーヨン工場
排液（組成は実施例１と同じ。

）１３ｍｌを加えた後、蒸気加熱による蒸発器にて濃縮
乾燥した。

固型物を環境庁告示第１３号による溶出試験を行った。

その結果を第５表に示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可溶性重金属化合物および不溶性重金属化合物を含
   有し、かつ該可溶性重金属化合物の一部または全部が液
   中に箔解してなるスラリー状の産業廃棄物にビスコース
   レーヨン工場の湿式紡糸工程等から発生するガスを苛性
   ソーダ液で洗浄して得た排液を加えて該可溶性重金属化
   合物を不溶化することを特徴とする重金属含有産業廃棄
   物の無害化処理方法。 ２ スラリー状の産業廃棄物が固型状の産業廃棄物に水
   を加えて可溶性重金属化合物の一部または全部を溶解さ
   せたスラリー状の産業廃棄物である特許請求の範囲第１
   項記載の処理方法。 ３ ｐＨがｉｏを越えない範囲の量で排液を加える特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の処理方法。 ４ ｐＨが６〜９になる量で排液を加える特許請求の
   範囲第３項記載の処理方法。