JP2001293454A - 重金属抽出方法及び重金属溶出量の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重金属を高濃度で含有する焼却残渣や汚染土
壌などの重金属含有廃棄物から、簡易な方法で重金属を
効率的に抽出分離し、抽出残渣の重金属含有値を下げる
ことにより、焼却残渣や汚染土壌の重金属汚染を軽減す
る。このような重金属含有廃棄物の重金属溶出量を簡易
な方法で的確に測定する。 【解決手段】 重金属含有廃棄物に、水を混合した後、
遠心分離して重金属を抽出するに当たり、水／重金属含
有廃棄物（重量比）が１以下となるように水を混合する
重金属抽出方法。重金属含有廃棄物に水／重金属含有廃
棄物（重量比）が１以下となるように水を混合した後、
遠心濾過し、濾液中の重金属含有量を測定する重金属溶
出量の測定方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属を高濃度で
含有する焼却残渣や汚染土壌などの重金属含有廃棄物か
ら、簡易な方法で重金属を効率的に抽出し、抽出残渣の
重金属含有値を下げることにより、焼却残渣や汚染土壌
の重金属汚染を軽減する方法に関する。本発明はまた、
このような重金属含有廃棄物の重金属溶出量を簡易な方
法で的確に測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却炉から排出される焼却飛灰、灰
溶融飛灰、焼却灰や電炉ダスト等は、一般に埋め立て処
分されるが、これらは重金属を含有するため、そのまま
埋め立て処分すると、埋め立て地周辺を有害な重金属で
汚染することになる。このため、これらの重金属含有廃
棄物の埋め立てに際しては、埋め立て地の環境保全のた
めに、通常、含有される重金属を固定化してその溶出を
防止するための処理が施されるが、一方で、重金属含有
廃棄物から重金属を抽出除去して重金属の不溶化処理を
不要ないし軽減する方法も知られている。

【０００３】重金属含有廃棄物から重金属を抽出除去す
る方法としては、重金属含有廃棄物を水に溶解ないし懸
濁させてスラリー化し、重金属を溶出させた後このスラ
リーを加圧濾過又は吸引濾過により固液分離する方法が
一般的であり、この方法においてスラリーのｐＨを調整
して各重金属を分離回収する方法も提案されている（特
開平６−１７０３５４号公報等）。なお、特開平６−１
７０３５４号公報記載の方法では、抽出に当たり、重金
属含有飛灰に水を混合してスラリー状とするために、飛
灰１００ｇに対して水２リットルを混合している。

【０００４】一方、重金属含有廃棄物の重金属を不溶化
処理するに当たっては、処理薬剤の必要量を決定するた
めに、処理する重金属含有廃棄物からの重金属溶出量を
測定したり、また、薬剤による処理効果を確認するため
に、処理物からの重金属溶出量を測定したりする必要が
ある。従来、この重金属溶出量の評価方法は、例えば環
境庁告示１３号試験に従って実施されている。この環境
庁告示１３号試験においては、水の添加量を試料、即
ち、重金属含有廃棄物又は処理物の１０倍として６時間
以上の振盪を行った後に、重金属の溶出量が測定され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】重金属含有廃棄物を水
に溶解ないし懸濁させてスラリー状として重金属を溶出
させる従来の重金属の抽出除去方法では、重金属の抽出
効率が十分でなく、その向上が望まれていた。また、多
量の水を添加してスラリー状とすることから、固液分離
により発生する大量の分離液の処理の問題がある上に、
抽出作業も煩雑で大掛かりなものとなる。

【０００６】一方、環境庁告示１３号試験のように、試
料に対して多量の水を添加して溶出試験を行う、従来の
重金属溶出量の測定方法では、実際の埋め立て処分場に
おける重金属の溶出状況を把握できない場合がある。即
ち、実際の埋め立て処分場における水の存在比は、試料
に対して１０倍量もの水を添加する測定条件よりも大幅
に少ない場合が多く、このため試料に対して多量の水を
添加する従来の測定方法では実際の溶出状況を再現して
的確な評価を行うことはできない。しかも、従来の測定
方法では、６時間以上もの振盪が必要であり、測定に長
時間を要する上に、やはり、測定後に排出される多量の
分離液の処理が必要となるという問題点もある。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決し、重金
属含有廃棄物から簡易な方法で重金属を効率的に抽出除
去する重金属抽出方法を提供することを目的とする。

【０００８】本発明はまた、このような重金属含有廃棄
物の重金属溶出量を簡易な方法で短時間に的確に測定す
ることができる重金属溶出量の測定方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の重金属抽出方法
は、重金属含有廃棄物に水を混合した後、好ましくは遠
心濾過により遠心分離することにより、該重金属含有廃
棄物中の重金属を抽出する方法であって、該重金属含有
廃棄物に水／重金属含有廃棄物（重量比）が１以下とな
るように水を混合することを特徴とする。

【００１０】本発明の重金属溶出量の測定方法は、重金
属含有廃棄物からの重金属溶出量を測定する方法であっ
て、該重金属含有廃棄物に水／重金属含有廃棄物（重量
比）が１以下となるように水を混合した後、遠心濾過
し、濾液中の重金属含有量を測定することを特徴とす
る。

【００１１】即ち、本発明者らは、重金属含有廃棄物か
ら重金属を水中に溶出させて抽出する際の抽出効率を高
めるべく、鋭意検討を重ねた結果、水／重金属含有廃棄
物の混合重量比を１以下という、従来法に比べて非常に
少ない水量で抽出を行うと、重金属が水相に移行し易く
なり、抽出効率が格段に向上することを見出し、本発明
を完成させた。

【００１２】重金属含有廃棄物にこのように少量の水を
添加した場合、抽出系の外観は液状ないしスラリー状と
はならず、従来の加圧濾過や吸引濾過では固液分離する
ことができないが、遠心分離、好ましくは遠心濾過によ
れば、効率的に固液分離することが可能となる。

【００１３】本発明の重金属抽出方法及び重金属溶出量
の測定方法では、処理対象の重金属含有廃棄物の近傍に
存在する水分中（間隙水）のｐＨ、塩類濃度が高くな
り、重金属の溶出が促進されると考えられる。このよう
に高濃度で溶解している重金属類を遠心力により強制的
に脱離することにより、重金属含有廃棄物中の重金属を
効率的に水側へ溶出させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１５】本発明の重金属抽出方法においては、焼却
飛灰等の重金属含有廃棄物に、水／重金属含有廃棄物の
重量比が１以下で重金属含有廃棄物の外観が液（又はス
ラリー）状ないし泥状とならない程度に水を添加して混
練機等で十分に混練する。この水添加量が水／重金属含
有廃棄物の重量比で１を超えると、十分に重金属含有廃
棄物中の重金属を溶出させて高い抽出効率で抽出を行う
ことができない。ただし、この水添加量は過度に少なく
ても抽出効率が悪くなり、その後の遠心分離での抽出液
の回収率も悪くなることから、水／重金属含有廃棄物の
重量比が０．１〜１．０、特に０．４〜０．６となるよ
うに水を添加するのが好ましい。

【００１６】重金属含有廃棄物に水を添加して混練した
後は遠心分離を行って抽出液を強制的に分離するが、水
を添加して混練した後は、長時間放置せずに遠心分離を
行うことが抽出効率の面で好ましく、一般的には、水を
添加して混練後、一昼夜以内で遠心分離を行うのが好ま
しい。

【００１７】この遠心分離としては、遠心濾過が好まし
く、この場合、用いるフィルタとしては目開き０．４〜
１．５μｍ程度のメンブレンフィルタやグラスフィルタ
等が好適である。

【００１８】また、遠心濾過等の遠心分離の際の遠心力
は大きい方が抽出効率が高いため好ましく、通常の場
合、４０００Ｇ以上とするのが好ましい。また、この遠
心分離の処理時間は３０分以上であることが好ましい。
特にこの遠心分離は、４０００Ｇ以上で６０分以上行う
のが、抽出液の回収効率の面で好ましい。ただし、この
遠心分離を６０分以上で過度に長時間行ってもそれ以上
抽出液の回収率の増加は望めない。この遠心分離時間は
一般的には６０〜９０分程度行えば良い。

【００１９】なお、本発明における抽出に当っては、ｐ
Ｈ調整を行わなくとも、高い抽出効率で重金属を抽出す
ることができるが、４〜１２程度にｐＨ調整を行っても
良い。

【００２０】遠心濾過を空気中で行う場合、脱水に伴い
水と置換して空気が重金属含有廃棄物に取り込まれ、空
気中の二酸化炭素が重金属と不溶性の炭酸塩を生成し、
抽出効率が低下することがある。これを防止するため不
活性ガス雰囲気下で処理してもよい。

【００２１】このような本発明の方法において、処理対
象となる重金属含有廃棄物としては、特に制限はなく、
焼却飛灰、灰溶融飛灰、焼却灰、電炉ダスト、汚染土壌
などが挙げられ、また、これらを通常の重金属固定化方
法で処理して得られた処理物であっても良い。

【００２２】このような本発明の重金属抽出方法であれ
ば、これらの重金属含有廃棄物中の重金属を効率的に抽
出除去することができる。本発明の重金属抽出方法で得
られる重金属抽出後の残渣は、溶出基準を満足する場合
にはそのまま、満足しない場合には常法に従って重金属
の不溶化処理を行った上で、埋め立て処分したり、土木
・建設材料として再利用することができる。重金属を含
有する抽出液は、重金属処理剤で重金属を不溶化し、固
液分離して重金属を除去した後、その処理水は上記抽出
のための混練水に再利用したり、蒸発乾固して塩を回収
したり、或いは下水道などへ放流処分する。固液分離に
より得られる重金属が濃縮した固形分は鉱業原料として
再利用することもできる。

【００２３】本発明の重金属溶出量の測定方法は、上記
抽出により得られた抽出液（濾液）中の重金属含有量を
常法に従って測定するものであり、重金属含有廃棄物の
重金属の溶出量を的確に求めることができる。

【００２４】この方法は、特に、重金属含有廃棄物を埋
め立て処分した場合の、処分場における重金属溶出可能
性の評価に有効である。即ち、前述の如く、従来の評価
方法、例えば環境庁告示１３号試験では、水の添加率を
廃棄物の１０倍としたときの重金属溶出量を測定してい
た。しかし、処分場においては、水／重金属含有廃棄物
の重量比が１程度となることもあり、その場合には１３
号試験で測定されたよりも多量の重金属が溶出する。本
発明の方法により重金属溶出量を測定すれば、１３号試
験よりも実際の処分場での重金属の挙動をよく再現する
ことができる可能性がある。また、従来の評価方法では
長時間の振盪が必要であったが、本発明の方法であれば
短時間に簡便に結果を得ることができ、測定後の廃液量
も少ないため、その処理が軽減される。

【００２５】本発明の重金属溶出量の測定方法は、被処
理重金属含有廃棄物に適用して重金属固定化薬剤の必要
量を決定したり、或いは、重金属固定化薬剤等で処理し
た後の重金属含有廃棄物に適用して、処理効果を確認し
たりする場合にも有効である。

【００２６】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
より具体的に説明する。

【００２７】なお、以下において、重金属含有廃棄物と
しては、都市ゴミ清掃工場から採取した２種類の飛灰
Ａ，Ｂを用いた。それぞれの飛灰の成分分析結果は表１
に示す通りである。

【００２８】

【表１】

【００２９】実施例１〜６、比較例１，２ 飛灰Ａ，Ｂに、それぞれ蒸留水を飛灰重量に対して表２
に示す量添加し、均一になるように良く混練した後、飛
灰と水分をなじませるために一昼夜室内に放置した。

【００３０】この湿潤飛灰を汎用の遠心濾過機（０．４
５μｍメンブレンフィルタ）を利用して遠心濾過するこ
とにより湿潤飛灰中の重金属溶出液を採取した。この遠
心濾過機は、図１（ａ）に示す如く、外筒１と内筒２と
の２重管構造となった試料容器３（短時間で遠心濾過を
行うため、蓋なしの容器を用いた）の内筒２内に試料の
湿潤飛灰４を入れ、回転体１０に取り付け、内筒２の底
面に設けられたフィルタ５を遠心力により強制的に通過
した分離液（重金属溶出液）を回収するものである。

【００３１】この遠心濾過機の回転数は１００００ｒｐ
ｍ（１７０００Ｇ）で、９０分間回転させた。なお、こ
の遠心濾過により加水量の８割程度が回収される。

【００３２】得られた重金属溶出液のＰｂ濃度から試料
灰１ｋｇ当たりから抽出されたＰｂ量を算出すると共
に、抽出率を算出し、結果を表２に示した。なお、表２
には抽出液（重金属溶出液）のｐＨを併記した。

【００３３】比較例３，４ １２５μｍ以下に粉砕した飛灰Ａ，Ｂ１６ｇにそれぞれ
純水８００ｍＬを加え、スターラーで攪拌しながら、ｐ
Ｈコントローラーを用いて硝酸を滴下しながらこの溶出
液（スラリー）をｐＨ７に維持して３時間溶出（抽出）
操作を行った。３時間後、この溶出液を０．４５μｍメ
ンブレンフィルターで濾過し、ｐＨ７の濾液及び残渣を
得た。次に、残渣に再度８００ｍＬの蒸留水を加え、同
様に溶出液をｐＨ４に３時間維持して溶出、濾過を行い
ｐＨ４の濾液及び残渣を得た。このｐＨ７及びｐＨ４の
濾液を混合し、混合液中のＰｂ濃度を測定した。この溶
出濃度から試料灰１ｋｇ当たりから抽出されたＰｂ量を
算出すると共に抽出率を算出し、結果を抽出液のｐＨの
測定結果と共に表２に示した。なお、この比較例３，４
の抽出処理条件は、オランダの溶出試験法（ＮＥＮ７３
４１，アベイラビリティ試験）と同じ手順である。

【００３４】比較例５ 飛灰Ａ５０ｇに蒸留水５００ｍＬを入れたボトルを６時
間振盪して溶出操作を行った。６時間後、この溶出液
（スラリー）を１μｍグラスファイバーペーパーフィル
ターで濾過し、濾液中のＰｂ濃度を測定した。この溶出
濃度から試料灰１ｋｇ当たりから抽出されたＰｂ量を算
出すると共に抽出率を算出し、結果を抽出液のｐＨの測
定結果と共に表２に示した。なお、この比較例５の抽出
処理条件は環境庁告示１３号試験と同じ手順である。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２より、本発明の重金属抽出方法によれ
ば、高い抽出効率で重金属の抽出を行えることがわか
る。

【００３７】実施例７ 実施例２において、飛灰Ａに水を添加した後の放置時間
を０日（水添加後直ちに）、１日又は３日として遠心濾
過し、更に、遠心濾過の回転数を４０００〜１００００
ｒｐｍ（２５００〜１７０００Ｇ）の範囲で変えたこと
以外は同様にして抽出操作を行い、抽出液のＰｂ濃度を
調べ、結果を図２に示した。

【００３８】図２より、遠心濾過の回転数が大きいほど
Ｐｂ抽出濃度は高くなる傾向を示し、特にこの傾向は回
転数４０００〜８０００ｒｐｍにおいて顕著であり、本
発明における遠心力は５０００ｒｐｍ（４０００Ｇ）以
上が適当であることがわかる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の重金属抽出
方法によれば、重金属含有廃棄物から簡易な方法で重金
属を効率的に抽出除去することができる。本発明の重金
属抽出方法で得られる抽出残渣は、その重金属含有量が
著しく低減されているため、埋め立て処分に当たり、重
金属の不溶化処理を省略するか或いは大幅に軽減するこ
とができる。しかも、抽出により発生する抽出液量が少
ないため、その処理も容易となる上に、全体の抽出系容
量が従来に比べて格段に少ないために、設備、作業面に
おいても極めて有利である。

【００４０】また、本発明の重金属溶出量の測定方法に
よれば、埋め立て処分場の環境を模擬、反映して的確か
つ実用的な測定値を短時間で得ることができる。このた
め、重金属含有廃棄物の処理のための薬剤の必要量の決
定或いは薬剤の処理効果の判定を確実に行うことが可能
となり、埋め立て処分場での重金属の溶出を確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例において用いた遠心濾過機の説明図であ
り、図１（ａ）は試料容器を示す断面図、図１（ｂ）は
試料容器を回転体に取り付けた状態を示す断面図であ
る。

【図２】実施例７で求めた遠心濾過の回転数及び水添加
後の放置日数と抽出液のＰｂ濃度との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 内筒 ３ 試料容器 ４ 湿潤飛灰 ５ フィルタ ６ 分離液 １０ 回転体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島岡 隆行 福岡県福岡市城南区七隈８丁目19−１ 福 岡大学内 (72)発明者 宮脇 健太郎 福岡県福岡市城南区七隈８丁目19−１ 福 岡大学内 Ｆターム(参考） 2G055 AA01 BA01 CA05 CA06 CA07 CA09 CA12 EA01 FA01 FA09 4D004 AA36 AA41 AB03 BB03 CA35 CA40 CA41 CA50 CC03 DA02 DA03 DA10 DA20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重金属含有廃棄物に水を混合した後、遠
   心分離することにより、該重金属含有廃棄物中の重金属
   を抽出する方法であって、該重金属含有廃棄物に水／重
   金属含有廃棄物（重量比）が１以下となるように水を混
   合することを特徴とする重金属抽出方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、該遠心分離が遠心濾
   過であることを特徴とする重金属抽出方法。
3. 【請求項３】 重金属含有廃棄物からの重金属溶出量を
   測定する方法であって、該重金属含有廃棄物に水／重金
   属含有廃棄物（重量比）が１以下となるように水を混合
   した後、遠心濾過し、濾液中の重金属含有量を測定する
   ことを特徴とする重金属溶出量の測定方法。