JP2000308865A - 廃棄物焼却灰脱塩固化体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩化物の溶出のない廃棄物焼却灰脱塩固化体
を製造する。 【解決手段】 廃棄物焼却灰にアルカリ剤及びシリカや
アルミナを含む物質の少なくともいずれかを添加剤とし
て加え、固化体製造装置１０で水熱固化反応を利用して
固化体とした後、洗浄槽１２でこの固化体を水と接触さ
せ固化体中の塩化物を水に溶解させて除去し重金属及び
塩化物が溶出しない脱塩固化体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ、産業廃
棄物、ＲＤＦ（Ｒｅｆｕｓｅ ＤｅｒｉｖｅｄＦｕｅ
ｌ、ごみ固形燃料）等の廃棄物を焼却する際に発生する
廃棄物焼却灰及び／又は廃棄物焼却飛灰（以下、「廃棄
物焼却灰」又は「焼却灰」と総称する）の脱塩（脱塩化
物）固化体を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼却灰にはＰｂ、Ｃｄ等の重金属類及び
塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム等のア
ルカリ金属・アルカリ土類金属塩化物を主体とする無機
塩化物（以下、塩化物）が多く含まれている。特に、焼
却飛灰には重金属類、塩化物ともに多く含まれており、
この重金属のために直接埋立処分ができず、特別管理一
般廃棄物として、重金属の溶出を抑制するための処理と
して溶融固化、セメント固化、薬剤（キレート）処理、
溶媒抽出のいずれかによる中間処理が義務づけられてい
るが、塩化物については埋立基準等による規制値がない
ため、溶出に対する特別な処理は行われていない。

【０００３】これらの処理の内、溶融処理では塩化物の
ほとんどが溶融飛灰側に行くので、有効利用対象である
スラグ中に塩化物はほとんど含まれず、溶出もなくなる
が、設備費ならびに多くのエネルギーが必要となる。ま
た、焼却灰を有効利用するために水熱反応を利用した固
化体製造方法が各種提案されているが、これらは強度の
発現と重金属類の安定化に主眼がおかれており、有効利
用の際の塩化物の溶出については考慮されていない。さ
らに、特開昭５５−１３４６８７号公報に示されるよう
に、固化前に焼却灰を水等で洗浄し、脱水工程を経てカ
ルシウム成分の存在下で固化させる方法も考えられる
が、この場合、 （１） 灰中の固化に必要な成分も洗浄水中に溶出す
る。 （２） 重金属の安定化処理が行われていないことか
ら、重金属が多量に溶出する恐れがある。 （３） 灰を脱水する装置などが必要になる。 等の問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、焼却灰
中には塩化物が多く含まれており、この灰を水熱反応を
利用して固化体とした場合、塩化物のほとんどはその固
化体中に存在する。そのため、この固化体をそのまま土
木資材等として有効利用した場合、雨水等によって固化
体から塩化物が溶出し、付近の土壌に塩害をもたらす恐
れがある。本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、
本発明の目的は、焼却灰に添加剤として消石灰やセメン
ト等のアルカリ剤、シリカやアルミナを含む物質、例え
ば、シリカヒューム、粘土、浚渫汚泥等を加え、水熱固
化反応を利用して固化体を製造した後、この固化体を一
定期間に水に浸す等、水を用いてこの固化体の脱塩素
（脱塩化物）を行い、重金属及び塩化物の溶出のない固
化体を得て、この脱塩固化体を有効利用することができ
る廃棄物焼却灰脱塩固化体の製造方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の廃棄物焼却灰脱塩固化体の製造方法は、
廃棄物焼却灰にアルカリ剤及びシリカやアルミナを含む
物質の少なくともいずれかを添加剤として加え、水熱固
化反応を利用して固化体とした後、この固化体を水と接
触させ固化体中の塩化物を水に溶解させて除去し重金属
及び塩化物が溶出しない脱塩固化体とするように構成さ
れる。

【０００６】本発明の方法は、上記のように、焼却灰に
添加剤及び適量の水を加えて混練し、水熱反応を利用し
て固化体を製造し、有効利用に必要な強度の発現と重金
属類の安定化を図った後、固化体中の塩化物を水に溶出
させて除去するために一定期間、固化体と水（以下、脱
塩用洗浄水又は洗浄水と記す場合がある）と接触させ
る。このようにして、塩化物の溶出が一定値以下になる
ようにして得た固化体を土木資材等として有効利用す
る。この時、洗浄水中には塩化物以外に重金属等の有害
物質は溶出していないので、その処理も容易である。な
お、本発明の方法を実施する場合、固化体の強度が不十
分であると、洗浄水と接触中に固化体が崩壊したり、洗
浄水に重金属類が多量に溶出する恐れがあることから、
水と接触させる前の固化体の圧縮強度は少なくとも５０
kgf ／cm² 以上、望ましくは１００kgf ／cm² 以上ある
ことが必要である。

【０００７】上記の方法において、アルカリ剤として
は、消石灰、生石灰、石灰石、石こう、鉄鋼スラグ及び
セメントの少なくともいずれかが用いられる。また、シ
リカやアルミナを含む物質としては、シリカヒューム、
粘土、石炭灰、珪砂、スラグ及び浚渫汚泥の少なくとも
いずれかが用いられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による廃棄
物焼却灰脱塩固化体の製造方法を実施する装置を示して
いる。この装置は、廃棄物焼却灰、アルカリ剤及びシリ
カやアルミナを含む物質の少なくともいずれかの添加
剤、及び水を混練し養生して固化体とするための固化体
製造装置１０と、固化体製造装置１０で得られた固化体
を水と接触させて固化体中の塩化物を水に溶解させるた
めの洗浄槽１２と、塩化物が溶解した水を洗浄槽１２か
ら抜き出して清浄水と塩化物とに分離するための排水処
理装置１４とを備えている。１６は固化体である。排出
処理装置１４としては、例えばイオン交換膜を用いた装
置、焼却炉等の廃熱を利用した蒸留装置等を挙げること
ができる。排出処理装置１４からの洗浄水は循環使用さ
れるか、又は放流される。なお、排出処理装置１４を設
けずに、洗浄槽１２からの排水を放流することも可能で
ある。

【０００９】図２は、図１における固化体製造装置１０
での製造工程を示している。廃棄物焼却灰、アルカリ
剤、シリカやアルミナを含む物質及び水が混練機に供給
されて混練される。これらは別々に混練機に供給されて
もよく、又は２種以上が予め混合された状態で混練機に
供給されてもよい。混練物は成形機（例えば型枠成形
機）に導入されて成形された後、前養生室で前養生さ
れ、ついで脱型される。脱型された前養生物は本養生室
で水蒸気養生されて固化体となる。さらに破砕機でこの
固化体を破砕し、砕石状固化体とする場合もある。これ
ら一連の装置で固化体製造装置（水熱固化反応装置）が
構成される。なお、成形工程及び脱型工程を省略した
り、前養生工程を省略したり、造粒工程又は加圧成形工
程等を加えたりすることも可能である。混練物を養生す
ることで、水和固化反応（水熱固化反応）によってエト
リンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ・３ＣａＳＯ₄ ・３
２Ｈ₂ Ｏ）、Ｃ−Ｓ−Ｈ（ケイ酸カルシウム水和物）等
を生成して固化し、水和反応（水熱反応）による固化体
となる。そして、必要に応じて破砕する。得られた固化
体は、安定化している上に強度も大きく、かつ、重金属
及び塩化物の溶出のない脱塩固化体であるので、路盤材
等の土木資材、建築資材として有効利用することができ
る。

【００１０】図３は本発明の実施の第２形態による廃棄
物焼却灰脱塩固化体の製造方法を実施する装置を示して
いる。本実施形態は、洗浄水として雨水を利用するよう
に構成されたものである。他の構成及び作用は実施の第
１形態の場合と同様である。

【００１１】

【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをより一層明確にする。 実施例１、比較例１ 表１に示す組成のＲＤＦ焼却飛灰を用いて試験を行っ
た。

【００１２】

【表１】

【００１３】試験に用いた固化体（固化体１、２）は図
４に示すフローに従って製造した。なお、アルカリ剤と
して消石灰、シリカやアルミナを含む物質としてシリカ
ヒュームを用いた。表２に固化体１、２の性状を示す。
試験は、粒度を９．５〜１６．０mmに調整した粒状固化
体１００g を、図５に示すカラム試験装置のガラス製カ
ラム２０内に入れ、pH４（硝酸で調整）の水２５０ml中
に浸漬した。これを、常温で一定期間（この場合は、２
週間）静置して溶出を行った後、溶出液を抜き出し、さ
らに、新しい所定pH（pH４）の水２５０mlを入れ、同じ
操作を計６回繰り返した。図５において、２２は固化
体、２４は水、２６はメンブランフィルタ（０．４５μ
m ）である。水をpH４に調整したのは、雨水を用いる場
合を想定したことによる。

【００１４】

【表２】

【００１５】浸漬前後の固化体１、２の性状を表３に、
洗浄水の性状を表４に示す。また、図６に固化体１を洗
浄した場合の水量と重金属溶出量との関係を示し、図７
に固化体１を洗浄した場合の水量とＣｌ等溶出量との関
係を示し、図８に固化体２を洗浄した場合の水量と重金
属溶出量との関係を示し、図９に固化体２を洗浄した場
合の水量とＣｌ等溶出量との関係を示す。

【００１６】

【表３】

【００１７】

【表４】

【００１８】表３より、どちらの固化体も洗浄により重
量減少しているが、元素組成より塩化物の溶出がその主
要因であることが分かる。また、洗浄による固化体の崩
壊は初期圧縮強度が高いほど少なく、洗浄による強度の
低下も認められなかった。洗浄水の性状を示す表４及び
図６〜図９より、塩化物の溶出は初期に著しく、洗浄水
を替えるごとに急激に減少し、２〜４回で塩素濃度が５
００mg／l （５００ppm ）以下に減少し、固化体の初期
圧縮強度が高いほど塩素濃度が低く、重金属（Ｐｂ、Ｃ
ｄ）の溶出は初期の性状のまま著しい変化は認められな
かった。

【００１９】これより、適正に製造された固化体に対し
て本発明の方法を用いることで、固化体の性能（強度、
重金属の溶出抑制）を保ったまま、塩化物のみを除去す
ることができ、塩化物の溶出のない固化体を得ることが
出来、さらに、洗浄液中には塩化物以外に有害な重金属
等が溶出することがないので洗浄水の処理も容易であ
る。なお、洗浄水として用いる水は、一般の水道水、工
業用水、雨水等特別な制限はない。

【００２０】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 水熱固化反応を利用して固化体とした後に、水
と接触させて脱塩処理を行うことにより、固化体の強度
低下がなく、洗浄水中への重金属の溶出なしに脱塩する
ことができ、洗浄排水の処理を容易に行うことができ
る。 （２） 固化体からの塩化物の溶出がないので、この固
化体を土木資材等として有効利用した場合、付近の土壌
に対して塩害を引き起こすおそれがなく、その結果、有
効利用できる範囲が大幅に広がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態による廃棄物焼却灰脱
塩固化体の製造方法を実施する装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１における固化体製造装置での製造工程を示
す工程図である。

【図３】本発明の実施の第２形態による廃棄物焼却灰脱
塩固化体の製造方法を実施する装置を示す概略構成図で
ある。

【図４】実施例及び比較例における廃棄物焼却灰固化体
の製造方法を示す工程図である。

【図５】実施例で用いたカラム試験装置の立面説明図で
ある。

【図６】固化体１を洗浄した場合の水量と重金属溶出量
との関係を示すグラフである。

【図７】固化体１を洗浄した場合の水量とＣｌ等溶出量
との関係を示すグラフである。

【図８】固化体２を洗浄した場合の水量と重金属溶出量
との関係を示すグラフである。

【図９】固化体２を洗浄した場合の水量とＣｌ等溶出量
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 固化体製造装置 １２ 洗浄槽 １４ 排水処理装置 １６、２２ 固化体 ２０ ガラス製カラム ２４ 水 ２６ メンブランフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 泰典 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 Ｆターム(参考） 4D004 AA36 BA02 CA03 CA14 CA15 CB02 CB13 CC11 CC12 CC13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物焼却灰にアルカリ剤及びシリカや
   アルミナを含む物質の少なくともいずれかを添加剤とし
   て加え、水熱固化反応を利用して固化体とした後、この
   固化体を水と接触させ固化体中の塩化物を水に溶解させ
   て除去し重金属及び塩化物が溶出しない脱塩固化体とす
   ることを特徴とする廃棄物焼却灰脱塩固化体の製造方
   法。
2. 【請求項２】 水と接触させる前の固化体の圧縮強度を
   ５０kgf ／cm² 以上とする請求項１記載の廃棄物焼却灰
   脱塩固化体の製造方法。
3. 【請求項３】 アルカリ剤が、消石灰、生石灰、石灰
   石、石こう、鉄鋼スラグ及びセメントの少なくともいず
   れかである請求項１又は２記載の廃棄物焼却灰脱塩固化
   体の製造方法。
4. 【請求項４】 シリカやアルミナを含む物質が、シリカ
   ヒューム、粘土、石炭灰、珪砂、スラグ及び浚渫汚泥の
   少なくともいずれかである請求項１、２又は３記載の廃
   棄物焼却灰脱塩固化体の製造方法。