JP2000354845A

JP2000354845A - ダイオキシン類を含む固体の処理方法および処理システム

Info

Publication number: JP2000354845A
Application number: JP11169787A
Authority: JP
Inventors: Minoru Uchida; 内田　　稔; Hideki Sugiyama; 秀樹杉山
Original assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd; Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】大規模な処理設備を要すること無く、ダイオ
キシン類を確実に分解して無害化処理することができる
とともに、重金属の分離回収も行なうことができるダイ
オキシン類を含む固体の処理方法および処理システムを
提供する。【解決手段】ダイオキシン類および重金属を含む固体
を、ｐＨが２．０〜６．０の範囲に保持された酸性水溶
液と接触させて、固体中の重金属を酸抽出する重金属抽
出工程および１００℃より低い温度においてｐＨが２．
０〜６．０の範囲に保持された塩酸酸性水溶液と接触さ
せてダイオキシン類を分解させるダイオキシン類分解工
程と、このダイオキシン類分解工程を経た固体を含む塩
酸酸性水溶液を固液分離し、分離された固体を含むケー
キを洗浄するとともに安定化する安定化工程と、固液分
離した液体分にアルカリを添加して中和し、さらにｐＨ
が７〜１１の範囲に保持することにより液体分に含まれ
る重金属を沈殿させる中和・沈殿工程と、この中和・沈
殿工程から排出されたスラリーまたはケーキを固液分離
して重金属を回収する重金属の回収工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却設備等
の各種燃焼設備から排出された飛灰や、汚染土壌等の、
ダイオキシン類と重金属とを含む固体を無害化および安
定化処理するためのダイオキシン類を含む固体の処理方
法および処理システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般廃棄物や産業廃棄物の焼却設備にお
いては、排ガス中に、有害物質であるダイオキシン類や
亜鉛、鉛等の重金属を含む飛灰が存在しており、当該飛
灰は、排ガスを無害化処理するための排煙システムにお
いて、電気集塵機やバグフィルタによって捕集されるこ
とにより、上記排ガスから除去されている。また、上記
排ガスを無害化処理するための排ガス処理設備において
は、湿式洗煙塔や煙突等における堆積物を含む固形物、
さらには冷却水槽周辺の土壌といった、様々な形態のダ
イオキシン類を含む廃棄物が発生する虞がある。また、
他のダイオキシン類の処理設備においても、同様に各種
のダイオキシン類を含む廃棄物が発生する可能性があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような飛灰や土壌
等の固体に付着したダイオキシン類のうち、最も毒性の
強い２、３、７、８−テトラクロロジベンゾ−ｐ−ジオ
キシンおよびその類縁化合物は、人体や環境生態系に有
害な影響を及ぼすことから、その排出量に対して厳しい
規制が導入されている。そこで、このようなダイオキシ
ン類を含む固体の処理方法として、従来より焼却法、溶
融法、熱分解法、オゾン分解法、酸化分解法等の各種の
無害化方法が提案されているが、いずれも実施に際して
大きな困難を伴ったり、あるいは経済性に劣る等の種々
の問題点が有り、未だ現実的な大規模な処理設備として
の実施には至っていない。

【０００４】特に、排ガスの無害化処理に過程で、電気
集塵機やバグフィルタによって捕集あるいは回収された
飛灰の表面には、未だ多くのダイオキシン類が付着して
いる。一般に、廃棄物焼却によって排出されるダイオキ
シン類のうち、飛灰等に付着して排出されるものが全排
出量のうちの８０〜９０％に達するといわれている。こ
のため、将来的には、これまでの排ガス中に含まれて大
気に放出されるダイオキシン類の濃度規制に加えて、排
ガス中から分離されたダイオキシン類の量も含めた、よ
り一層厳しい総量排出規制が導入される可能性があり、
飛灰等に含まれるダイオキシン類の処理技術の開発が強
く要請されている。

【０００５】加えて、このような飛灰は、ケイ素、カル
シウム、塩素等を主成分とし、これに亜鉛、水銀、カド
ミウム、鉛、六価クロム等の低沸点重金属を含んでい
る。この結果、上記飛灰を埋立て処分した場合に、現在
の地球環境規模で生じている酸性雨の影響を受け、飛灰
中に含まれる重金属の溶出が生じる可能性もあることか
ら、近年における地球規模での環境保護の要請に基づ
き、別途法令に定める厳しい排出基準に基づいて埋立て
処理等することが義務付けられている。

【０００６】そこで、このような課題を解決する飛灰の
処理方法として、当該飛灰から酸抽出によって重金属を
除去することにより、上記飛灰を安定化させる方法も提
案されている。かかる処理方法によれば、大規模な処理
設備を必要としないために処理コストの低減化を図るこ
とができるという利点がある。しかしながら、上記酸抽
出による飛灰の処理方法においては、飛灰から重金属を
酸抽出しているので、大部分の重金属は抽出除去するこ
とができるものの、その付着水に残存した溶出性の高い
重金属によって、溶出試験（環境庁告示１３号）の埋立
て基準値を満足できなくなる虞がある。この結果、飛灰
中に残存した溶出性重金属を不溶化させるために、別途
高価なキレート剤等を用いた薬剤処理が必要になるとい
う問題点があった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ダイオキシン類と重金属とを含む固体を無害
化処理するに際して、大規模な処理設備を要すること無
く、上記ダイオキシン類を確実に分解して無害化処理す
ることができるとともに、上記重金属の分離回収も行な
うことができるダイオキシン類を含む固体の処理方法お
よび処理システムを提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係るダイオキシン類を含む固体の処理方法は、ダイオ
キシン類および重金属を含む固体を無害化して安定化す
るとともに、重金属を分離処理するための処理方法であ
って、上記固体を、ｐＨが２．０〜６．０の範囲に保持
された酸性水溶液と接触させて、当該固体中の重金属を
酸抽出によって酸性水溶液中に移行させる重金属抽出工
程、および１００℃より低い温度においてｐＨが２．０
〜６．０の範囲に保持された塩酸酸性水溶液と接触させ
てダイオキシン類を分解無害化させるダイオキシン類分
解工程と、このダイオキシン類分解工程を経た固体を含
む塩酸酸性水溶液を固液分離し、分離された固体を含む
ケーキを洗浄するとともに安定化する安定化工程と、固
液分離した液体分にアルカリを添加して中和し、さらに
ｐＨが７〜１１の範囲に保持することにより液体分に含
まれる重金属を沈殿させる中和・沈殿工程と、この中和
・沈殿工程から排出されたスラリーまたはケーキを固液
分離して重金属を回収する重金属の回収工程とを有する
ことを特徴とするものである。

【０００９】ここで、請求項２に記載の発明は、上記ダ
イオキシン類分解工程における塩酸酸性水溶液中に、反
応触媒を添加することを特徴とするものであり、請求項
３に記載の発明は、上記塩酸酸性水溶液中における塩素
イオン濃度が、１０ミリモル／リットル以上であること
を特徴とするものである。また、請求項４に記載の発明
は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上
記ダイオキシン類分解工程におけるｐＨを、上記重金属
抽出工程におけるｐＨよりも高く保持することを特徴と
するものである。

【００１０】請求項１〜４のいずれかに記載の発明にお
いて、請求項５に記載の発明は、上記固体がアルカリ性
であり、かつ上記重金属抽出工程の前段に、上記固体を
水によって洗浄する洗浄工程を行なうとともに、この洗
浄工程から排出されたアルカリ性の洗浄液を、上記中和
・沈殿工程に供給することを特徴とするものである。こ
こで、上記中和・沈殿工程に供給するに際して、上記洗
浄液のｐＨを８〜９に調整することが好ましい。さら
に、請求項６に記載の発明は、上記重金属の回収工程に
おいて回収された重金属を水によって洗浄し、洗浄後の
アルカリ性の洗浄液を、上記重金属抽出工程の前工程と
なる上記洗浄工程に供給することを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、請求項７に記載の発明は、請求項１
〜６のいずれかに記載の発明において、上記固体が、一
般廃棄物および／または産業廃棄物の焼却設備、焼却
灰、焼却飛灰の溶融設備もしくは熱分解ガス化溶融設備
で発生した排ガスに含まれる飛灰であることを特徴とす
るものである。

【００１２】次いで、請求項８に記載の本発明に係るダ
イオキシン類を含む固体の処理システムは、ダイオキシ
ン類および重金属を含む固体を無害化して安定化すると
ともに、上記重金属を分離処理するための処理システム
であって、内部にｐＨが２．０〜６．０の範囲に保持さ
れた塩酸酸性水溶液が貯留され、供給された固体中の重
金属を塩酸酸性水溶液中に抽出するとともに、ダイオキ
シン類を分解無害化させるための抽出・分解槽と、この
抽出・分解槽を経た固体を含む塩酸酸性水溶液を固液分
離する第１の固液分離手段と、固液分離した液体分にア
ルカリを添加して中和するとともに、この液体分に含ま
れる重金属をｐＨが７〜１１のアルカリ性水溶液中にお
いて沈殿させる中和・沈殿槽と、この中和・沈殿槽から
排出されたスラリーまたはケーキを固液分離して重金属
を回収する第２の固液分離手段とを有することを特徴と
するものである。

【００１３】また、請求項９に記載の発明は、請求項８
に記載の抽出・分解槽の上流側に、上記固体を洗浄する
第１の洗浄手段と、この第１の洗浄手段を経た固体と洗
浄液とを含むスラリーを固液分離する第３の固液分離手
段が設けられるとともに、この第３の固液分離手段で分
離された液体分を上記中和・沈殿槽に送る供給ラインが
設けられていることを特徴とするものである。

【００１４】さらに、請求項１０に記載の発明は、請求
項９に記載の第２の固液分離手段において分離された重
金属を洗浄する第２の洗浄手段と、この第２の洗浄手段
から排出された洗浄液を上記第１の洗浄手段に供給する
移送ラインとが設けられていることを特徴とするもので
ある。

【００１５】請求項１〜１０のいずれかに記載の発明に
おいて、ダイオキシン類とは、２、３、７、８−テトラ
クロロジベンゾ−ｐ−ジオキシンおよびその類縁化合物
を指し、ジベンゾ−ｐ−ジオキシン核に１〜８個の塩素
原子が置換したポリクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン類
（ＰＣＤＤｓ）およびジベンゾフラン核に１〜８個の塩
素原子が置換したポリクロロジベンゾフラン類（ＰＣＤ
Ｆｓ）等を包含するものである。

【００１６】また、固体とは、廃棄物処理等に伴って発
生する排ガス中に含まれる飛灰や、上記排ガスを無害化
処理するための排ガス処理設備等において発生する堆積
物を含む固形物、さらにはダイオキシン類や重金属を含
む土壌などが包含される。さらに、上記飛灰とは、廃棄
物の焼却自体によって排ガス中に発生する煤塵や、廃棄
物の焼却時に、排ガス中に含まれる塩素成分を除去する
ために消石灰を吹き込むことによって発生する煤塵、焼
却した後の燃焼灰や飛灰を溶融処理する際に発生する煤
塵、さらには燃焼焼却に限らず、灰溶融および廃棄物の
熱分解ガス化溶融等の溶融処理において発生する煤塵等
の総称である。

【００１７】請求項１〜７のいずれかに記載のダイオキ
シン類を含む固体の処理方法によれば、重金属抽出工程
において、重金属を含む固体を、酸抽出することによっ
てこの固体に含まれていた重金属を酸性水溶液中に溶解
し、上記固体から分離する。ここで、酸抽出に用いられ
る酸性水溶液としては、塩酸、硫酸、硝酸の水溶液また
はこれらの混合物が使用可能である。この際に、上記酸
抽出は、酸抽出液のｐＨが２．０〜６．０の範囲で行な
う。

【００１８】上記酸抽出のｐＨを２．０〜６．０の範囲
に限定した理由は、これが２．０に満たないと、酸性度
が強くなり過ぎて、例えば上記飛灰のようにＳｉＯ₂を
主成分とする固体を処理するに際して、固体粒子のマト
リックス（ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等）が溶解され、固液
分離操作を困難にするとともに、排水系スラッジの発生
量の増大を招き、よって固体の安定化処理には不適当に
なるとともに、装置材料の腐蝕が激しくなって不適当で
あり、他方６．０を超えると効果的な酸抽出を行なうこ
とができなくなるからである。この際に、処理温度は、
２０℃〜８０℃の範囲であることが好ましい。なお、こ
の酸抽出工程においては、固体中に含まれる重金属が、
固体状態として、または抽出液への溶解状態あるいはそ
の移行過程において反応触媒として機能するために、別
途触媒を添加しなくてもよい。

【００１９】そして、ダイオキシン類分解工程におい
て、上記固体を１００℃より低い温度において、ｐＨが
２．０〜６．０の範囲に保持された塩酸酸性水溶液と接
触させてダイオキシン類を分解無害化させる。このよう
に、ダイオキシン類が、１００℃より低い温度におい
て、反応触媒を溶解状態で含む塩酸酸性水溶液と接触さ
せることにより無害化され得ることは、本発明者等によ
るダイオキシン類の無害化処理に関する研究の結果、新
たに見出されたものである。

【００２０】この際に、酸抽出工程と同様に、上記固体
に含まれていた重金属が反応触媒として機能することが
期待されるが、本発明者等の研究によれば、１００℃よ
り低い温度において、反応触媒を含有しない塩酸酸性水
溶液を用いた場合には、ダイオキシン類を無害化するた
めに相当の長時間を要することになる。このため、ダイ
オキシン類の分解反応を促進させて、無害化処理を効率
的に行なうためには、請求項２に記載の発明のように、
別途反応触媒を添加することが望ましい。このような反
応触媒としては、金属イオンが好適に用いられる。この
金属イオンとしては、例えば鉄、マンガン、銅、亜鉛、
ニッケル、コバルト、モリブデン、クロム、バナジウ
ム、タングステン、カドミウム、アルミニウム等あるい
はこれら２種以上の混合物が適用可能である。また、こ
の金属イオンには、通常の金属イオンのほか、錯イオン
も包含される。

【００２１】本発明で用いる反応触媒は、一般には、塩
化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩等の金属酸化物または金
属塩の形で供給される。本発明においてダイオキシン類
を無害化させるために用いる反応処理剤としての塩酸酸
性水溶液は、これらの金属酸化物や金属塩を溶解状態で
含むが、この場合、その反応触媒は未溶解分を含むこと
ができる。この未溶解分は、通常溶解工程へ移行する過
程にある。このような溶解状態へ移行する過程にある未
溶解分を含む反応触媒も、有効に作用する。本発明者等
は、本発明で用いる塩酸酸性水溶液は、固体状態の鉄化
合物も反応触媒として有効であることを見出している。

【００２２】塩酸酸性水溶液中に鉄化合物を固体状態で
存在させるには、鉄化合物を溶解状態で含有する鉄化合
物の塩酸酸性水溶液のｐＨを、鉄化合物の沈殿領域であ
るｐＨ２．５以上の範囲に調整して、その溶解状態にあ
る鉄化合物を沈殿させればよい。この場合、水溶液中に
は、固体粒子を存在させて、鉄化合物を固体粒子上に沈
殿させ、不溶性（固体状態）の鉄化合物を固体微粒子に
坦持させるのが好ましい。さらに、上記溶解状態の金属
酸化物や金属塩に固体状態の鉄化合物を併存させた触媒
を用いると、より効果的な機能を果すことも見出してい
る。

【００２３】また、塩酸酸性水溶液とは、塩素イオンを
含有する酸性水溶液を意味するものであり、その塩素イ
オン（Ｃｌ^-）濃度は、請求項３に記載の発明のよう
に、塩酸酸性水溶液１リットル当たり、１０ミリモル以
上、より好ましくは１００ミリモル以上であり、その上
限値は３０００ミリモル程度である。また、そのｐＨは
６以下であり、その下限値は２程度である。この塩酸酸
性水溶液は、酸性を維持するために他の無機酸、例えば
硫酸や硝酸等を含むことができ、硫酸を添加させた場合
に、水溶液中のＣｌ^-イオンとＳＯ₄ ^-イオンとのモル
比［Ｃｌ^-］／［ＳＯ₄ ^-］は、５以上、好ましくは２
０以上に調節するのがよい。この場合、その上限値は特
に制約されない。ダイオキシン類と塩酸酸性水溶液との
接触方法としては、ダイオキシン類を含有する固体を、
塩酸酸性水溶液中で攪拌する方法、充填塔や棚段塔で接
触させる方法等が挙げられる。また、ダイオキシン類の
分解とは、ダイオキシン類が核構造を持たない、毒性が
低下した物質に変換させる、いわゆるダイオキシン類が
非ダイオキシン化することを意味する。

【００２４】なお、重金属抽出工程において、固体から
重金属を酸抽出するための酸性水溶液としては、上述し
たように、塩酸、硫酸、硝酸等の各種酸の水溶液が適用
可能であることから、酸抽出のための酸として、上述し
たダイオキシン類分解工程において採用される条件を満
たした塩酸酸性水溶液を用いた場合には、当該重金属抽
出工程と、ダイオキシン類分解工程とを一の工程におい
て行うことが可能である。

【００２５】また、飛灰に対する重金属の含有量によっ
て、ある飛灰に対しては、上記複数の工程のうちの後期
において始めてダイオキシン類の分解工程が行なわれ、
他の飛灰に対しては、初期の段階からダイオキシン類分
解工程が起こる。したがって、これら重金属抽出工程と
ダイオキシン類分解工程とは、並行して行なわれるが、
主として重金属に対する酸抽出が行われる上記酸抽出工
程と、主としてダイオキシン類の分解が行なわれる上記
ダイオキシン類分解工程とを別の工程において行なう場
合に、上述した飛灰のようにＳｉＯ₂を主成分とする固
体においては、重金属が分離された後に、その固体粒子
のマトリックスが一層溶解され易くなる。そこで、この
ような場合には、請求項４に記載の発明のように、ダイ
オキシン類分解工程におけるｐＨを、上記範囲内におい
て、重金属抽出工程におけるｐＨよりも幾分高く保持す
ることが好ましい。

【００２６】さらに、一般的に焼却設備等から排出され
た飛灰は、弱アルカリ性であるために、この種のアルカ
リ性の固体を処理する場合には、請求項５に記載の発明
のように、上記重金属抽出工程の前段に、工業用水等の
水によって上記固体を洗浄する洗浄工程を行なうことが
好適である。この洗浄工程において、上記固体に付着し
たアルカリ成分を洗浄することにより、後段の重金属抽
出工程におけるｐＨ保持が容易になるとともに、上記洗
浄工程から排出されたアルカリ性の洗浄液を、中和・沈
殿工程に供給することにより、中和剤として利用するこ
とができ、この結果中和・沈殿工程に補給するアルカリ
薬剤の消費量を低減化することが可能になって経済性に
も優れる。

【００２７】次いで、上記ダイオキシン類分解工程にお
いて、ダイオキシン類を分解して無害化した後に、得ら
れた固体を含む塩酸酸性水溶液をシックナーやフィルタ
ープレス等の固液分離手段によって固液分離し、固体含
有スラリーまたはケーキと、抽出された亜鉛、鉛、銅、
カドミウム等の重金属を含む液体分とに分離する。そこ
で、液体分については、ｐＨが７〜１１、より好ましく
は８〜９に保持された中和・沈殿工程工程に送り、先ず
上記液体分を中和して、さらに上記ｐＨの中和剤中に保
持する。すると、当該ｐＨにおいては、液体分中の重金
属はイオンの状態で溶媒中において安定になり、この結
果上記重金属の水酸化物が生成して沈殿する。この際
に、請求項５に記載の発明においては、前処理の洗浄工
程においてアルカリ性となった洗浄液を、中和剤として
用いる。また、これによってもｐＨが上記範囲内に保持
できない場合には、別途Ｃａ（ＯＨ）₂等の中和剤を補
給する。

【００２８】次に、この中和・沈殿工程から排出された
重金属を含むスラリーを、固液分離手段によって固液分
離し、重金属を回収する。ちなみに、このようにして回
収された重金属は、高濃度に濃縮されているため、請求
項６に記載の発明のように、別途水によって洗浄処理を
することにより、有効物として山元へ還元することが可
能である。また、洗浄処理によってアルカリ性となった
洗浄液は、上述した前処理としての固体の洗浄に利用す
ることが可能である。

【００２９】他方、前記固液分離手段によって固液分離
した固体含有スラリーまたはケーキについては、これを
洗浄して安定化する。この際に、上記固体には、乾燥固
体重量の３０％〜１２０％程度の塩酸酸性水溶液が付着
しており、この塩酸酸性水溶液には、抽出・分解工程に
おいて溶解した塩類や重金属イオンが存在している。こ
のため、上記固体含有スラリーまたはケーキの洗浄を、
水によって行なうと、当該洗浄工程においてｐＨが上昇
し、この結果一旦溶解した重金属の一部が沈殿して再度
固体に戻ってしまう虞がある。そこで、上記固体含有ス
ラリーまたはケーキの洗浄においては、前工程と同様の
ｐＨに調整された洗浄液を使用することが好ましい。

【００３０】さらに、上記固体を安定化するに際して、
例えば、上述した飛灰のようにＳｉＯ₂を主成分とする
固体においては、アルカリ成分を添加することにより、
融点が高くかつ特に酸に対して安定したケイ酸塩が生成
される。この結果、安定化された固体を、充分に基準値
を満足した状態で埋立て処理等することが可能になる。
ちなみに、ここで用いられるアルカリとしては、アルカ
リ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩またはアルカリ
金属の水酸化物もしくは炭酸塩が好適であり、具体的に
は、Ｃａ系ではＣａＣＯ₃、Ｃａ（ＯＨ）₂、ＣａＯ、
Ｎａ系ではＮａＯＨ、Ｎａ₂ＣＯ₃などが適用可能であ
る。

【００３１】請求項１〜６のいずれかに記載の発明は、
ダイオキシン類と重金属とを含む土壌等や、各種の廃棄
物処理設備から排出されるダイオキシン類と重金属を含
む飛灰等の、様々な固体の処理に適用可能であるが、特
に請求項７に記載の発明のように、排出量が多く、よっ
てダイオキシン類の無害化と、安定的な飛灰処理とが要
請されている一般廃棄物および／または産業廃棄物の焼
却設備、熱分解ガス化溶融設備並びに焼却灰、焼却飛灰
の溶融設備で発生した排ガスに含まれるものに適用した
場合に、顕著な効果を奏する。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るダイオキシ
ン類を含む固体の処理システムを、焼却設備等から排出
された排ガスを無害化処理するに際して、電気集塵機や
バグフィルタにおいて捕集されたダイオキシン類および
重金属を含む飛灰の処理に適用した一実施形態を示すも
のである。図１において、符号１は、上記飛灰の前処理
を行なう洗浄槽（第１の洗浄手段）である。この洗浄槽
１の後段には、洗浄槽１を経た固体と洗浄液とを含むス
ラリーを固液分離する固液分離機（第３の固液分離手
段）２が設けられ、この固液分離機２において分離され
た固体分が、抽出・分解槽３に送られるようになってい
る。

【００３３】この抽出・分解槽３は、隔壁によって分離
された複数（図では４）の槽３ａ〜３ｄによって構成さ
れており、これら槽３ａ〜３ｄの内部には、ｐＨが２．
０〜６．０の範囲に保持されるとともに、温度が２０℃
〜８０℃の範囲内に保持された酸抽出用またはダイオキ
シン類分解用の塩酸酸性水溶液Ｒが貯留されている。ま
た、各々の槽３ａ〜３ｄには、上記飛灰が供給された塩
酸酸性水溶液Ｒを攪拌するための攪拌機４ａ〜４ｄと、
塩酸酸性水溶液ＲのｐＨを制御するためのｐＨ制御装置
５ａ〜５ｄが設けられている。そして、初段の槽３ａに
供給された固体は、順次隔壁をオーバーフローして、後
段の槽３ｂ〜３ｄに送られるようになっている。そし
て、抽出・分解槽３の各槽３ａ〜３ｄには、それぞれ内
部の塩酸酸性水溶液Ｒ中に空気（酸素含有気体）を導入
するための供給ライン３０が設けられている。

【００３４】ここで、初段の槽３ａには、塩酸水溶液の
供給ライン６ａが設けられ、以降の槽３ｂ〜３ｄには、
内部に塩酸またはアルカリ成分を補給してそのｐＨを調
整するためのｐＨ調節ライン６ｂ〜６ｄが設けられてい
る。なお、上記アルカリ成分としては、水酸化ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウ
ム、水酸化マグネシウム等のアルカリ性物質を水中に溶
解または分散させた水溶液もしくはスラリーが用いられ
ている。さらに、これらの後続の３槽３ｂ〜３ｄには、
ＦｅＣｌ₂等の反応触媒を添加するための触媒供給ライ
ン７ｂ〜７ｄが設けられている。

【００３５】そして、この抽出・分解槽３の下流側に、
抽出・分解槽３を経た固体を含む塩酸酸性水溶液を固液
分離する、シックナーやフィルタープレス等の固液分離
機（第１の固液分離手段）８が配設されている。さら
に、この固液分離機８の後段には、当該固液分離機８で
分離された固体分を含むケーキを洗浄する洗浄槽９が設
けられ、この洗浄槽９には、洗浄液として抽出・分解槽
３の最後段の槽３ｄにおける塩酸酸性水溶液とほぼ等し
いｐＨの塩酸水溶液、好ましくは上記槽３ｄのｐＨ±
０．５の範囲の塩酸水溶液を供給するための洗浄液ライ
ン１０が配管されている。そして、この洗浄槽９におい
て洗浄に使用された後の酸性の水溶液は、戻りライン２
３から再び抽出・分解槽３に供給されるようになってい
る。また、この洗浄槽９の後段には、洗浄された固体分
にライン１１から供給されるＣａ（ＯＨ）₂等のアルカ
リ成分を添加して安定させるための安定化処理設備１２
が設けられている。

【００３６】他方、固液分離機８において分離された液
体分は、移送ライン１３から中和槽１４に送られるよう
になっている。この中和槽１４は、内部にｐＨ７〜１１
に保持されたアルカリ性水溶液が蓄えられており、この
中和槽１４には固液分離機２において分離されたアルカ
リ性の洗浄液が供給ライン１５から導入されている。ま
た、この中和槽１４には、内部のｐＨを７〜１１、より
好ましくは８〜９に保持するためのｐＨ制御装置１６お
よびこのｐＨ制御装置１６からの検出信号に基づいてＣ
ａ（ＯＨ）₂等のアルカリ成分を添加するための補給ラ
イン１７が設けられている。

【００３７】そして、この中和槽１４の下流側に、重金
属の沈殿槽１８が設けられている。この沈殿槽１８は、
内部にｐＨが７〜１１、より好ましくは８〜９に保持さ
れたアルカリ性水溶液が蓄えらるもので、重金属の沈殿
を促進するためのＮａＳＨの供給ライン１９が配管され
ている。さらに、この沈殿槽１８の下流側には、沈殿槽
１８から排出されたスラリーまたはケーキを固液分離す
る固液分離機（第２の固液分離手段）２０が設けられ、
この固液分離機２０で分離された重金属が洗浄槽（第２
の洗浄手段）２１において工業用水によって洗浄されて
回収されるようになっている。また、この洗浄槽２１か
ら排出された洗浄液は、移送ライン２２から洗浄槽１に
供給されている。なお、図中符号２４は、固液分離機２
０において分離された液体分を、塩類含有排水として排
出する排水ラインである。

【００３８】次に、以上の構成からなる処理システムを
用いた、本発明のダイオキシン類を含む固体の処理方法
の一実施形態について説明する。先ず、排ガスの処理設
備から捕集された飛灰を、洗浄槽１において工業用水に
より洗浄した（洗浄工程）後に、これを固液分離機２に
送って固液分離し、分離された飛灰を抽出・分解槽３の
槽３ａに供給する。一方、これらの槽３ａ〜３ｄには、
ｐＨが２．０〜６．０の範囲であって、かつ温度が２０
℃〜８０℃に保持された塩酸酸性水溶液Ｒが貯留されて
おり、この塩酸酸性水溶液Ｒ中の塩素イオン濃度は、１
０ミリモル／リットル以上、好ましくは１００ミリモル
／リットル以上に保持されている。また、これらの槽３
ａ〜３ｄの塩酸酸性水溶液Ｒ中には、供給ライン３０か
ら空気が供給されており、これにより当該塩酸酸性水溶
液中の酸化還元電位が０．３Ｖ以上に保持されている。

【００３９】これらの槽３ａ〜３ｄにおいて、上記固体
に対する重金属抽出工程およびダイオキシン類の分解工
程が並行して行なわれるが、前段の槽３ａにおいては、
主として重金属抽出工程が行なわれ、後段の槽３ｄにお
いては、主としてダイオキシン類分解工程が行なわれ
る。すなわち、先ず槽３ａにおいて、上記飛灰と塩酸酸
性水溶液Ｒとを、攪拌機４ａによって攪拌しつつ一定時
間接触させることにより、飛灰中の亜鉛、鉛、銅、カド
ミウム等の重金属を塩酸酸性水溶液Ｒ中に酸抽出する
（重金属抽出工程）。そして、上記重金属抽出工程を、
供給ライン３０から送られる空気によって気しつつ、塩
酸酸性水溶液Ｒの酸化還元電位を０．３以上に保持して
行なう。これにより、上記重金属はイオンの状態で溶媒
中において安定状態となり、塩酸酸性水溶液Ｒ中におけ
る溶解度が高くなる。この結果、飛灰に含まれる銅、
鉛、亜鉛、カドミウム等の重金属を、確実に酸性水溶液
中に抽出して、飛灰から分離することができる。

【００４０】次いで、この槽３ａを経た飛灰は、順次後
段の槽３ｂ〜３ｄに送られる。こららの槽３ｂ〜３ｄに
おいては、それぞれの塩酸酸性水溶液のｐＨが、６〜２
の範囲であって、かつ漸次高くなるように保持されてい
る。このような処理条件を保持するために、ｐＨ制御装
置５ｂ〜５ｄからの検出信号により、必要に応じてｐＨ
調整ライン６ｂ〜６ｄから塩酸水溶液またはアルカリ性
水溶液が補給される。

【００４１】これらの槽３ｂ〜３ｄにおいては、塩酸酸
性水溶液中には、反応触媒として触媒供給ライン７ｂ〜
７ｄから適宜供給される鉄イオンが含まれており、ダイ
オキシン類を含む飛灰と塩酸酸性水溶液Ｒとの接触が行
われることにより、主として飛灰中のダイオキシン類が
分解されて無害化される（ダイオキシン類分解工程）。
この際に、上記ダイオキシン類は、その６０％以上、好
ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上を分解
させる。このダイオキシン分解工程においては、上記槽
３ｂ〜３ｄが互いに隔壁によって分割され、飛灰が攪拌
機４ｂ〜４ｄによって攪拌されつつ、順次隣接した槽３
ｂ〜３ｄに送られて行くために、抽出・分解槽３におけ
る飛灰の滞留時間を大きく取って、長時間の反応時間を
確保することができる。加えて、槽３ａ〜３ｄ内の塩酸
酸性水溶液ＲのｐＨを、漸次高くなるように制御してい
るので、重金属の抽出が行なわれた飛灰粒子のマトリッ
クス（ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等）の溶解を防止すること
ができる。

【００４２】以上の抽出・分解槽３における重金属抽出
工程およびダイオキシン類分解工程において、重金属が
抽出されるとともにダイオキシン類が分解された処理飛
灰および塩酸酸性水溶液は、後段の固液分離機８に送ら
れて、飛灰含有ケーキと、重金属を含む塩酸酸性水溶液
とに分離される。次いで、上記固液分離機８において分
離された重金属を含む塩酸酸性水溶液は、移送ライン１
３を介して中和槽１４に導入される。他方、この中和槽
１４には、洗浄槽１において飛灰を洗浄することにより
アルカリ性となった洗浄液が、固液分離機２において分
離され、供給ライン１５から供給される。また、ｐＨ制
御装置１６からの検出信号により、必要に応じて補給ラ
イン１７からＣａ（ＯＨ） ₂、Ｃａ（ＯＨ）₂、Ｍｇ
（ＯＨ）₂等のアルカリ成分が補給されることにより、
中和槽１４内は、ｐＨが７〜１１、より好ましくは８〜
９に保持される。

【００４３】そして、この中和槽１４において、重金属
を含む塩酸酸性水溶液が中和され、重金属の沈殿槽１８
へと送られて行く。この沈殿槽１８も、中和槽１４と同
様のｐＨに保持されており、この沈殿槽１８において一
定時間滞留することにより、液中の重金属はイオンの状
態で溶媒中において安定になって水酸化物が生成され、
沈殿する。この際に、上記重金属の沈殿を促進させるた
めに、供給ライン１９からＮａＳＨが添加される。な
お、このＮａＳＨは、必要に応じて添加すればよく、場
合によっては上述したアルカリ成分のみでもよく、ある
いは当該アルカリ成分を添加して沈殿させ、後述する固
液分離を行なった後に、さらにＮａＳＨを添加して沈殿
を促進させた後に、再び固液分離するようにしてもよ
い。

【００４４】次いで、この重金属の沈殿槽１８から排出
された重金属を含むアルカリ性水溶液は、固液分離機２
０に送られて重金属を含むケーキと弱アルカリ性水溶液
とに分離される。そして、分離された弱アルカリ性水溶
液は、排水ライン２４に移送され、必要に応じてさらに
浄化処理が施されて、海域等に放流される。他方、重金
属を含むケーキは、洗浄槽２１に送られ、工業用水によ
って洗浄された後に回収されるとともに、洗浄に使用さ
れた後の水溶液は、移送ライン２２から再び洗浄槽１に
送られて、洗浄液として再利用される。

【００４５】他方、前記固液分離機８において分離され
た処理飛灰を含むケーキは、洗浄槽９に送られて洗浄さ
れる。この際に、洗浄液ライン１０から、洗浄液として
抽出・分解槽３における塩酸酸性水溶液とほぼ等しいｐ
Ｈの塩酸水溶液を供給する。これにより、処理飛灰に付
着している前工程の塩酸酸性水溶液が洗浄されるととも
に、当該塩酸酸性水溶液と洗浄液とのｐＨがほぼ等しい
ために、塩酸酸性水溶液中に溶解した重金属が沈殿して
固体化することが防止される。また、この洗浄に用いた
塩酸水溶液は、戻りライン２３から再び抽出・分解槽３
に送られて、抽出工程に使用される。この結果、上記塩
酸の有効利用が図られるとともに、洗浄後の塩酸水溶液
には、溶解した重金属が含まれているために、これを抽
出・分解槽３に戻すことにより、重金属の回収効率を向
上させることができる。

【００４６】次いで、洗浄された処理飛灰を含むケーキ
は、安定化処理設備１２に送られて、Ｃａ（ＯＨ）₂等
のアルカリ成分が添加されることにより、融点が高くか
つ特に酸に対して安定したケイ酸塩が生成される。この
ようにして安定化された飛灰は、充分に基準値を満足し
た状態で埋立て処理等することが可能になる。以上のよ
うに、上記構成からなる処理システムおよびこれを用い
たダイオキシン類を含む飛灰の処理方法によれば、ダイ
オキシン類と重金属とを含有する飛灰を処理するに際し
て、大規模な処理設備を要すること無く、上記ダイオキ
シン類を確実に分解して無害化処理することができると
ともに、上記重金属の分離回収も行なうことができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜７のい
ずれかに記載のダイオキシン類を含む固体の処理方法お
よび請求項８〜１０のいずれかに記載の処理システムに
よれば、抽出・分解工程において、重金属を含む固体か
ら当該重金属を酸抽出するとともに、上記固体に含まれ
るダイオキシン類を分解して無害化することができる。
そして、抽出された重金属を含む塩酸酸性水溶液と固体
とを分離したうえで、固体を安定化し、他方重金属を沈
殿させて回収しているので、大規模な処理設備を要する
こと無く、上記ダイオキシン類を確実に分解して無害化
処理することができるとともに、上記重金属の分離回収
も行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るダイオキシン類を含む固体の処理
システムの一実施態様を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１洗浄槽（第１の洗浄手段）２固液分離機（第３の固液分離手段）３抽出・分解槽５ａ〜５ｄ、１６ｐＨ制御装置６ａ塩酸水溶液の供給ライン６ｂ〜６ｄｐＨ調節ライン７ｂ〜７ｄ触媒供給ライン８固液分離機（第１の固液分離手段）９洗浄槽１２安定化処理設備１４中和槽１５アルカリ性水溶液の供給ライン１８沈殿槽２０固液分離機（第２の固液分離手段）２１洗浄槽（第２の洗浄手段）２２洗浄液の移送ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2E191 BA12 BB00 BD11 4D004 AA36 AA37 AB07 CA13 CA15 CA22 CA34 CA35 CB02 CB27 CC12 DA03 DA06 DA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイオキシン類および重金属を含む固体
を無害化して安定化するとともに、上記重金属を分離処
理するための処理方法であって、上記固体を、ｐＨが２．０〜６．０の範囲に保持された
酸性水溶液と接触させて、当該固体中の上記重金属を酸
抽出によって上記酸性水溶液中に移行させる重金属抽出
工程、および１００℃より低い温度においてｐＨが２．
０〜６．０の範囲に保持された塩酸酸性水溶液と接触さ
せて上記ダイオキシン類を分解無害化させるダイオキシ
ン類分解工程と、このダイオキシン類分解工程を経た上記固体を含む塩酸
酸性水溶液を固液分離し、分離された固体を含むケーキ
を洗浄するとともに安定化する安定化工程と、上記固液分離した液体分にアルカリを添加して中和し、
さらにｐＨが７〜１１の範囲に保持することにより上記
液体分に含まれる重金属を沈殿させる中和・沈殿工程
と、この中和・沈殿工程から排出されたスラリーまたはケー
キを固液分離して上記重金属を回収する重金属の回収工
程とを有することを特徴とするダイオキシン類を含む固
体の処理方法。
【請求項２】上記ダイオキシン類分解工程における上
記塩酸酸性水溶液中に、反応触媒を添加することを特徴
とする請求項１に記載のダイオキシン類を含む固体の処
理方法。
【請求項３】上記塩酸酸性水溶液中における塩素イオ
ン濃度は、１０ミリモル／リットル以上であることを特
徴とする請求項１または２に記載のダイオキシン類を含
む固体の処理方法。
【請求項４】上記ダイオキシン類分解工程におけるｐ
Ｈを、上記重金属抽出工程におけるｐＨよりも高く保持
することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載のダイオキシン類を含む固体の処理方法。
【請求項５】上記固体は、アルカリ性であり、かつ上
記重金属抽出工程の前段に、上記固体を水によって洗浄
する洗浄工程を行なうとともに、この洗浄工程から排出
されたアルカリ性の洗浄液を、上記中和・沈殿工程に供
給することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載のダイオキシン類を含む固体の処理方法。
【請求項６】上記重金属の回収工程において回収され
た上記重金属を水によって洗浄し、洗浄後のアルカリ性
の洗浄液を、上記重金属抽出工程の前工程となる上記洗
浄工程に供給することを特徴とする請求項５に記載のダ
イオキシン類を含む固体の処理方法。
【請求項７】上記固体は、一般廃棄物および／または
産業廃棄物の焼却設備、焼却灰、焼却飛灰の溶融設備も
しくは熱分解ガス化溶融設備で発生した排ガスに含まれ
る飛灰であることを特徴とする請求項１ないし６のいず
れかに記載のダイオキシン類を含む固体の処理方法。
【請求項８】ダイオキシン類および重金属を含む固体
を無害化して安定化するとともに、上記重金属を分離処
理するための処理システムであって、内部にｐＨが２．０〜６．０の範囲に保持された塩酸酸
性水溶液が貯留され、供給された上記固体中の重金属を
上記塩酸酸性水溶液中に抽出するとともに、上記ダイオ
キシン類を分解無害化させるための抽出・分解槽と、この抽出・分解槽を経た上記固体を含む塩酸酸性水溶液
を固液分離する第１の固液分離手段と、上記固液分離した液体分にアルカリを添加して中和する
とともに、上記液体分に含まれる重金属をｐＨが７〜１
１のアルカリ性水溶液中において沈殿させる中和・沈殿
槽と、この中和・沈殿槽から排出されたスラリーまたはケーキ
を固液分離して上記重金属を回収する第２の固液分離手
段とを有することを特徴とするダイオキシン類を含む固
体の処理システム。
【請求項９】上記抽出・分解槽の上流側に、上記固体
を洗浄する第１の洗浄手段と、この第１の洗浄手段を経
た固体と洗浄液とを含むスラリーを固液分離する第３の
固液分離手段が設けられるとともに、この第３の固液分
離手段で分離された液体分を上記中和・沈殿槽に送る供
給ラインが設けられていることを特徴とする請求項８に
記載のダイオキシン類を含む固体の処理システム。
【請求項１０】上記第２の固液分離手段において分離
された上記重金属を洗浄する第２の洗浄手段と、この第
２の洗浄手段から排出された洗浄液を上記第１の洗浄手
段に供給する移送ラインとが設けられていることを特徴
とする請求項９に記載のダイオキシン類を含む固体の処
理システム。