JP2000233174A - 焼却残渣処理方法並びに焼却残渣を用いた骨材及び固化材の製造方法 - Google Patents

焼却残渣処理方法並びに焼却残渣を用いた骨材及び固化材の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 都市ごみ・産業廃棄物等の焼却炉から生じる
焼却残渣のダイオキシン分解処理や重金属固定処理にお
いて、省エネルギー・低コスト化を実現し、埋立以外に
有効活用する技術を確立する。 【解決手段】 本発明に係る焼却残渣処理方法は、焼却
炉21から排出される焼却灰から粗大物25bや鉄26
a、アルミ27aを除去する第1工程と、除去後の焼却
灰を粒径によって粗粒灰・中粒灰・細粒灰および微粒灰
に分級する第2工程と、粗粒灰と中粒灰はそのまま回収
し、細粒灰は重金属固定処理30をして回収し、微粒灰
はダイオキシン分解処理をする第3工程から構成され
る。同時に、粗粒灰・中粒灰から骨材29を、細粒灰か
ら固化材30bを生産し、焼却残渣を用いた骨材29及
び固化材30bの製造方法も確立する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ、産業廃
棄物等の焼却炉から排出される焼却残渣の処理方法に関
し、更に詳細には、焼却残渣を粒径毎に分級して処理す
ることにより処理効率の高効率化を図り、しかも処理物
の有効利用を図ることのできる焼却残渣処理方法並びに
焼却残渣を用いた骨材及び固化材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、都市ごみや産業廃棄物等は焼却
処分により減量化されている。従って、焼却炉からは日
々大量の焼却残渣(以下、焼却灰とも云う)が排出さ
れ、古くから埋立処分等の方法により処理されてきた。
しかし、近年における廃棄物の急増は埋立処分場の不足
を招き、また焼却灰の風による飛散も問題となってい
る。特に、焼却灰中に含まれる猛毒のダイオキシン類
や、重金属の溶出といった環境汚染の問題は社会的に極
めて大きく、従来から埋立処分に替る方法や有効利用法
が種々検討されてきた。
【0003】これらの方法の中で、近年特に注目されて
きたものに、焼却灰の溶融固化処理法があり、既に実用
に供されている。焼却灰は溶融固化することにより、そ
の容積を1/2〜1/3に減らすことができる。また、
重金属等の有害物質の溶出防止やダイオキシン類の完全
分解が可能である。その溶融スラグは道路用材、コンク
リート骨材などとして再利用できるから、最終埋立処分
場の延命効果を有している。しかし、大量の焼却灰を溶
融固化処理するには膨大な熱エネルギーが必要となり、
設備費やランニングコストを増大させるばかりでなく、
省エネルギーの見地からも問題があった。
【0004】また、焼却灰をセメント原料の一部として
セメントキルンに投入し、ポルトランドセメントにする
方法がある。この方法は、商業運転されているセメント
製造技術により容易に実現でき、設備コストも安価であ
る。しかし、焼却場とセメント工場とがかなり離隔して
いるという立地的制約があり、また焼却灰中に存在して
いる塩素成分がセメントの品質に悪影響を及ぼすという
欠点がある。従って、焼却灰を汎用ポルトランドセメン
トには利用し難く、セメントの用途が限られるという問
題を有していた。
【0005】更に、焼却灰の安価な有効利用法として、
焼却灰を乾燥粉砕し、これに添加剤およびセメントを加
えて固化剤とする方法がある。この固化剤は軟弱土壌や
浚渫汚泥等の土壌固化剤として利用でき、比較的高価に
販売できる。しかし、この方法では含有される重金属類
が溶出する危険性がある。例えば鉛の溶解性はpH依存
性を有しており、そのpH条件が満たされるとかなりの
量の鉛が溶出する。また、ダイオキシン類が熱分解され
ずに残留し、乾燥粉砕時に一部のダイオキシン類が排ガ
スと共に大気中に放散する等の問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、焼却
残渣又は焼却灰の従来処理方法には多くの問題があっ
た。埋立処分法では、埋立地問題・重金属溶出問題・ダ
イオキシン問題があり、溶融固化処理方法ではコストや
エネルギー消費問題が大きい。また、セメント原料への
利用ではセメントの品質の問題があり、土壌固化剤への
利用では鉛溶出問題・ダイオキシン問題が発生してい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点を解消
するためになされたものであり、請求項1の発明に係る
焼却残渣処理方法は、焼却炉から排出される焼却灰から
大型不燃物や金属を除去する第1工程と、除去後の焼却
灰を粒径によって粗粒灰・中粒灰・細粒灰及び微粒灰に
分級する第2工程からなることを特徴とするものであ
る。
【0008】また、請求項2の発明に係る焼却残渣処理
方法は、請求項1の発明に係る焼却残渣処理方法に、粗
粒灰と中粒灰はそのまま回収し、細粒灰は重金属固定処
理をして回収し、微粒灰はダイオキシン分解処理をする
第3工程を付加したことを特徴とするものである。
【0009】請求項3の発明に係る焼却残渣処理方法
は、請求項2の発明に於ける第3工程において、細粒灰
に固化材化処理を併せて行なうことを特徴とするもので
ある。
【0010】請求項4の発明に係る骨材の製造方法は、
請求項1又は請求項2の発明の第2工程で得られる粗粒
灰と中粒灰を骨材として活用することを特徴とするもの
である。
【0011】請求項5の発明に係る固化材の製造方法
は、請求項2又は請求項3の発明の第3工程で得られる
細粒灰の処理物を固化材として活用することを特徴とす
るものである。
【0012】請求項6の発明に係る固化材の製造方法
は、請求項1又は請求項2の発明の第2工程で得られる
粗粒灰と中粒灰の何れか一方又は両方を粉砕して細粒灰
とし、請求項5の発明に係る固化材と混合して活用する
ことを特徴とするものである。
【0013】請求項7の発明に係る固化材の製造方法
は、請求項1又は請求項2の第2工程で得られる粗粒灰
と中粒灰の何れか一方又は両方を粉砕して細粒灰とし、
この細粒灰に重金属固定処理と固化材化処理の何れか一
方又は両方を施したあと、請求項5の発明に係る固化材
と混合して活用することを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】焼却灰の従来処理法の欠点は、焼
却灰の性質が焼却灰全体に共通して存在すると判断し、
焼却灰の全体を一括処理しようとしてきたことである。
そこで、本発明者等は、焼却灰が粒径に依存して異なっ
た性質を有するのではないかと着眼した。
【0015】従来処理法の問題点の中で、重金属類の溶
出とダイオキシン類の放出が大きいから、焼却灰の重金
属類含有量とダイオキシン類含有量に着目し、その粒径
依存性を研究することにした。即ち、焼却灰を粗粒灰・
中粒灰・細粒灰及び微粒灰に分けて、各々の重金属類含
有量とダイオキシン類含有量を測定し、粒径(粒度とも
云う)毎に顕著な差異があれば、その特性に適した処理
法と有効利用法を確立することである。
【0016】そこで基準となる重金属類濃度とダイオキ
シン類濃度を定めておかなければならない。重金属類濃
度の許容値としては土壌環境基準とするのが主流である
から、これを表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】ダイオキシン類の許容値としては、オラン
ダ、ドイツで設定されている土壌中のダイオキシン類の
許容値が参考となる。オランダの場合を表2に、ドイツ
の場合を表3に示す。オランダでは、土壌の法的基準は
設定されていないが、ガイドライン値として表2の値が
1987年に提案された。ドイツでは、土壌中濃度の参
考値が1991年に表3として提案されている。この参
考値は強制的なものではないが、多くの州政府により実
践されている。参考文献としては、環境庁が発行するダ
イオキシン排出抑制対策検討会報告(平成9年5月)が
ある。ここでTEQは毒性等価換算値を指称する。
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】次に、本発明者等は、大型ストーカ式都市
ごみ焼却炉の焼却灰を分析することにした。図1は都市
ごみ焼却炉の要部構成図である。クレーン2により都市
ごみをホッパー4内に投下し、都市ごみを矢印順に乾燥
ストーカ6、燃焼ストーカ8、後燃焼ストーカ10、灰
出コンベア12および灰出バンカ14へと送る。
【0022】図1において、後燃焼ストーカ10の排出
口より焼却灰を採取し、また後燃焼ストーカ10下のシ
ュートからリドリング灰を採取した。焼却灰およびリド
リング灰ともに、サンプルAと、サンプルBの2種類を
採取した。従って、サンプルAは焼却灰Aとリドリング
灰Aからなり、サンプルBは焼却灰Bとリドリング灰B
からなる。リドリンク灰は、灰の全量に対するリドリン
ク灰の量の割合を推定するために採取した。
【0023】サンプルAおよびBは、図2の分析フロー
に従って分析された。即ち、焼却灰サンプルは乾燥後、
物理組成分析にかけられ、クリンカ、がれき、石、灰、
ガラス、陶器、金属類の含有量が測定された。また、乾
灰を50mm角ふるいにかけて大型の不燃物、金属等を
除去し、残った前処理灰を分析にかけた。
【0024】前処理灰をふるいにかけて粒径毎に分級す
る。即ち、20mm以上の粗粒灰、5〜20mmの中粒
灰、2〜5mmの細粒灰、2mm以下の微粒灰の4粒径
に分級し、各々についてダイオキシン類含有量、重金属
類含有量、重金属類溶出量を分析した。重金属類溶出量
については、環境庁告示第46号溶出試験(環告46号
と略称する)が行なわれた。
【0025】表4に分析項目が一覧化されており、実施
された試験に○が付されている。また、後述するよう
に、必要な粒度に対しては固化強度テストまたは重金属
安定化テストが行なわれた。
【0026】
【表4】
【0027】図3にはサンプルの物理組成が示されてい
る。例えば、サンプルAはリドリング灰12.4%と焼
却灰87.6%からなり、この焼却灰は42.5%のガ
ラ(50mm角以上)と45.1%の6種物理組成に分
けられる。つまり、粗粒灰、中粒灰、細粒灰および微粒
灰を合計したものの物理組成が前記の6種物理組成にな
る。サンプルBも同様に考えてよい。
【0028】粗粒灰、中粒灰、細粒灰および微粒灰の分
析結果が表5にまとめられている。サンプルAおよびB
について、粒度分布、ダイオキシン類分析、Pb分析、
Cd分析、pH分析がなされた。
【0029】
【表5】
【0030】表5の結果から明らかなように、粒度分布
については粗粒灰と中粒灰の合計が過半数を占めてい
る。また、ダイオキシン類については、その90%以上
が微粒灰に含まれており、粗粒灰・中粒灰・細粒灰で
は、表3のドイツ基準における0.005ng−TEQ
/g以下であるから、土地利用に何ら制限のない安全な
灰である。ドイツ基準では5ng−TEQ/kgとなっ
ており単位換算により上述の値になることを注意してお
く。
【0031】重金属類については、細かい灰の方が含有
量、溶出量ともに高い傾向がある。Pbでは、粗粒灰お
よび中粒灰の環告46号の値は、表1の土壌環境基準値
0.01mg/l以下である。また、Cdでは、全ての
灰で環告46号の値は土壌環境基準値0.01mg/l
未満である。pHは細かい灰程高くなる傾向にある。
【0032】以上の結果をまとめると、粗粒灰および中
粒灰はダイオキシン類および重金属類共に基準値以下で
ある。細粒灰ではダイオキシン類は基準値以下だが、重
金属類では基準値を越えている。微粒灰では、ダイオキ
シン類および重金属類共に基準値を越えていることが分
った。
【0033】この分析結果が示すところは次の通りであ
る。焼却灰を処理・処分・再利用する場合に、粗粒灰か
ら微粒灰までの全てが含まれている焼却灰をそのまま、
ダイオキシン分解処理や重金属固定処理を行うことは極
めて不効率、不経済である。つまり、焼却灰を各粒度に
分級し、各粒度のもつ特性に合わせて処理した方がより
効果的・経済的であり、この点が本発明の中心思想であ
る。
【0034】即ち、焼却灰の過半数を占める粗粒灰と中
粒灰については、ダイオキシン類および重金属類が基準
値以下に少ないので、加熱処理を施して無害化する必要
もなく、粉砕処理も施さないで、そのまま例えば骨材と
して利用することができる。
【0035】細粒灰については、ダイオキシン類は基準
値以下である一方、重金属類、特にPbが基準値を超え
る。従って、ダイオキシン類を除去するための高価な加
熱処理を施す必要はないが、重金属類の溶出を防止する
ための適切な重金属固定処理剤を加えることが必要とな
る。更に、これに固化剤、例えばセメント系固化剤を加
えて固化材処理をすると、軟弱土壌や浚渫土壌等の土壌
固化材として利用することができる。
【0036】尚、細粒灰に重金属固定処理と固化材処理
を施してこれを土壌固化材として利用する場合に、当該
細粒灰に、前期粗粒灰と中粒灰の何れか一方又は両方に
粉砕処理を施して細粒灰としたものを適宜量混合するよ
うにしてもよい。
【0037】また、前記重金属処理と固化材処理を施し
た細粒灰に、粗粒灰と中粒灰の何れか一方又は両方を粉
砕して細粒灰としたものを混合する場合に、後者の粉砕
処理により形成した細粒灰に、予かじめ重金属処理と固
化材処理の何れか一方又は両方を施しておくようにして
もよい。土壌固化材としての安全性がより一層向上する
からである。
【0038】微粒灰については、ダイオキシン類が基準
値を超え、且つ重金属類も基準値を超えるので、ダイオ
キシン類分解処理と重金属固定処理の両方を行う必要が
ある。ダイオキシン分解処理には溶融・焼成等の加熱処
理や化学的分解法があり、重金属固定処理には重金属固
定剤の投入処理等がある。
【0039】特に、溶融処理はダイオキシン類を分解す
ると同時に重金属類を固定化する作用も有するので、極
めて効果的である。生成された溶融物は、例えば骨材な
どに利用することができる。溶融処理は設備費・ランニ
ングコスト共に高価ではあるが、微粒灰の焼却灰に占め
る割合は20%程度と低いので、焼却灰全部を溶融処理
することに比し、設備費・ランニングコスト共に大幅に
節約することができる。
【0040】
【実施例】以下に、本発明に係る焼却残渣処理方法およ
び焼却残渣再利用品の実施例を図面とともに説明する。
【0041】[実施例1:焼却残渣処理方法]図4は焼
却灰を処理するフロー図である。このフロー図は大きく
分けると、焼却灰排出I、前処理II、分級III およびダ
イオキシン分解IVの4工程からなり、その構成と動作を
以下に説明する。都市ごみ等を焼却炉21で焼却する
と、焼却灰と燃焼ガスが生成する。燃焼ガスはバグフィ
ルタ22および湿式有害ガス除去装置23を通して浄化
される。
【0042】一方、焼却灰はコンベア24を経て、50
mmのスクリーン25aにかけられ、粒径が50mm以
上の粗大物25bは埋立処分に回される。次に補助スク
リーン25cと破砕装置25dにより細かくして、磁選
機26により鉄26aを分離し、アルミ選別機27によ
りアルミ27aを分離する。
【0043】鉄26aとアルミ27aを分離された焼却
灰は、分級機28に入り、ここで粒径が20mm以上の
粗粒灰、5〜20mmの中粒灰、2〜5mmの細粒灰、
2mm以下の微粒灰に分級される。
【0044】粗粒灰および中粒灰はそのまま骨材29に
利用される。細粒灰は重金属固定処理30と固化材化処
理30aにより固化材30bとして有効利用される。
【0045】微粒灰は、局所集塵用バグフィルタ31の
集塵灰とともに、ダイオキシン分解装置32に移送され
る。ダイオキシン分解装置32には、高温をかけて熱分
解させる溶融炉等が使用される。
【0046】図5は総量100の焼却灰が処理される場
合の物質収支の一例である。○の中に書かれた数値が物
質量を表わす。この例では、焼却灰総量100は、粗大
物25bに42、鉄26aに5、アルミ27aに5、骨
材29に30、固化材30bに9、ダイオキシン分解装
置32に9と流れる。粗大物25bは埋立てに、鉄26
a・アルミ27aは売却もしくは埋立されるが、分級処
理された残りはほとんど有効利用されることになる。こ
の分級処理による有効利用は本発明により初めて可能と
なったものである。
【0047】[実施例2:細粒灰の土壌固化材への利
用]実施例1で分級された細粒灰に重金属固定剤を添加
して重金属固定処理30を行い、更にセメント系固化剤
を添加して固化材化処理30aを行って土壌固化材を製
造した。この土壌固化材を海底浚渫土および陸上軟弱土
に各々加えて、ソイルミキサーを用いて3分間×2回混
練し、φ5×10cmの供試体を成形した。詳細を表6
に示す。
【0048】
【表6】
【0049】細粒灰と土の比率は1:10、1:3、
1:1の3種類で、重金属固定剤の添加量は土の10重
量%である。また、セメント系固化剤の添加量は土壌固
化材1m3 当りに、52〜58kgである。
【0050】次に、これらの供試体の固化強度を測定す
るために、一軸圧縮強度試験を行った。材齢7日と28
日について試験を行ったが、28日の方が7日より高く
なり焼却残渣:海底浚渫土=1:10の1条件以外は材
齢28日の一軸圧宿強度は全て2kgf/cm2 以上で
あり、土壌固化材として十分再利用できることが実証さ
れた。
【0051】更に、固化供試体に対し環告46号による
重金属溶出試験を行った。材齢7日、28日の供試体に
ついて行ったがPb溶出量およびCd溶出量は全て0.
01mg/l以下であった。従って、Pb、Cd共に表
1の土壌環境基準を満足していることが証明された。
【0052】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種
々の変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含す
るものである。
【0053】
【発明の効果】本発明によって、従来、焼却灰に含まれ
るダイオキシン類や重金属類の処理のため、焼却灰全体
に高価な溶融処理を施したり、或いは多量の重金属固定
剤を添加したりしていたのに対し、スクリーンという簡
素な設備を附加するだけで、焼却灰を粗粒灰、中粒灰、
細粒灰、微粒灰に分級し、それぞれをその粒度のもつ特
性に合わせて処理し、再利用品に加工することができ
る。
【0054】また、本発明によって最終処分場への埋立
量を低減することができ、高価でエネルギー消費の大き
い溶融炉、焼成炉などの負荷を下げ、設備コストの低
減、ランニングコストの低減を行うことができる。従っ
て、省エネルギーに役立ち、しかも焼却灰の再利用化を
促進できる産業上有益な方法を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明が適用される都市ごみ焼却炉の要
部構成図である。
【図2】図2は本発明の分析フロー図である。
【図3】図3はサンプルの物理組成図である。
【図4】図4は実施例1の焼却灰処理フロー図である。
【図5】図5は実施例1における焼却灰の物質収支の一
例である。
【符号の説明】
2はクレーン、4はホッパー、6は乾燥ストーカ、8は
燃焼ストーカ、10は後燃焼ストーカ、12は灰出コン
ベア、14は灰出バンカ、21は焼却炉、22はバグフ
ィルタ、23は湿式有害ガス除去装置、24はコンベ
ア、25aはスクリーン、25bは粗大物、25cは補
助スクリーン、25dは破砕装置、26は磁選機、26
aは鉄、27はアルミ選別機、27aはアルミ、28は
分級機、29は骨材、30は重金属固定処理、30aは
固化材化処理、30bは固化剤、31は局所集塵用バグ
フィルタ、32はダイオキシン分解装置、Iは焼却灰排
出、IIは前処理、III は分級、IVはダイオキシン分解で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 仁 大阪府大阪市西区新町3丁目6番18号 ド ーミー西長堀 (72)発明者 小出 貴夫 大阪府吹田市山田西1丁目34番14号 住友 大阪セメント吹田寮20号

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼却炉から排出される焼却灰から大型不
    燃物や金属を除去する第1工程と、除去後の焼却灰を粒
    径によって粗粒灰・中粒灰・細粒灰および微粒灰に分級
    する第2工程とからなることを特徴とする焼却残渣処理
    方法。
  2. 【請求項2】 焼却炉から排出される焼却灰から大型不
    燃物や金属を除去する第1工程と、除去後の焼却灰を粒
    径によって粗粒灰・中粒灰・細粒灰および微粒灰に分級
    する第2工程と、粗粒灰と中粒灰はそのまま回収し、細
    粒灰は重金属固定処理をして回収し、微粒灰はダイオキ
    シン分解処理をする第3工程からなることを特徴とする
    焼却残渣処理方法。
  3. 【請求項3】 前記第3工程において細粒灰に固化材化
    処理を併せて行なう請求項2記載の焼却残渣処理方法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は請求項2の第2工程で得ら
    れる粗粒灰と中粒灰を骨材として活用することを特徴と
    する骨材の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項2又は請求項3の第3工程で得ら
    れる細粒灰の処理物を固化材として活用することを特徴
    とする固化材の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1又は請求項2の第2工程で得ら
    れる粗粒灰と中粒灰の何れか一方又は両方を粉砕して細
    粒灰とし、請求項5で得られる固化材と混合して活用す
    ることを特徴とする固化材の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1又は請求項2の第2工程で得ら
    れる粗粒灰と中粒灰の何れか一方又は両方を粉砕して細
    粒灰とし、この細粒灰に重金属固定処理と固化材化処理
    の何れか一方又は両方を施したあと、請求項5で得られ
    る固化材と混合して活用することを特徴とする固化材の
    製造方法。
JP35496999A 1998-12-18 1999-12-14 焼却残渣処理方法並びに焼却残渣を用いた骨材及び固化材の製造方法 Expired - Lifetime JP3922676B2 (ja)

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