JP2005131564A - 固体状廃棄物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 飛灰等の固体状廃棄物中に含まれているダイオキシン類等の有害な有機ハロゲン化合物を処理する方法として、固体状廃棄物を酸欠状態で加熱してダイオキシン類を分解除去する方法が知られているが、この方法は特殊な加熱処理設備が必要となるとともに、ダイオキシン類が完全に分解されない状態で冷却すると、再度ダイオキシン類が生成してくる虞があった。また固体状廃棄物を加熱処理設備に搬入する際に、有機ハロゲン化合物を含む廃棄物の粉塵が多量に飛散する虞もあった。本発明は、固体状廃棄物の粉塵の飛散を防止できると共に、ダイオキシン類等の有害な有機ハロゲン化物を確実に分解処理することのできる固体状廃棄物の処理方法を提供する。
【解決手段】 本発明の固体状廃棄物の処理方法は、固体状廃棄物に、ダイオキシン類分解菌と、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンとを添加して処理することを特徴とする。
【選択図】 なし。

Description

本発明は、固体状廃棄物中に存在するダイオキシン類等の有害な有機ハロゲン化合物を分解し、固体状廃棄物を安全に処理することのできる固体状廃棄物の処理方法に関する。

都市ゴミ、産業廃棄物等の焼却によって生じる焼却灰（燃えがら、飛灰）等や排煙中には、ＳＯx 、ＮＯx 、塩化水素、重金属等の種々の有害物質が含まれており、特にダイオキシン類等の有毒な有機ハロゲン化合物が多く含まれている場合があることが、近年、大きな社会問題となっている。また、ゴミ焼却場等から排出された排煙中に含まれていたダイオキシン類が土壌中に蓄積され、農作物を汚染する虞れがあることも問題となっている。

ダイオキシン類等の有機ハロゲン化合物は非常に安定な物質で水に溶けず、半永久的に毒性が消失しないことから、その強い毒性と相俟って環境汚染対策の重要化学物質とされている。ゴミ焼却場において廃棄物、特にプラスチック廃棄物を焼却処理した際に生成する可能性の高いダイオキシン類の生成量を低減化させるためには、廃棄物を焼却して生じた排煙を活性炭等と接触させる方法が、ある程度は有効であると言われている。このため従来、排煙を活性炭と接触させた後、バグフィルターを通過させて排煙中からダイオキシン類を除去することが試みられている。

平成１２年１０月の法改正による焼却炉の運転に関するガイドラインでは、ろ過式集じん器入口における排煙温度が２００℃未満、電気集じん器における排煙温度が２００〜２８０℃未満となるように運転し、ダイオキシン類の濃度を低減化することが要望されている。しかしながら、これらの方法では、ダイオキシン類の除去率は、バグフィルターを通過する排煙温度を、実用上の最低温度である１５０℃まで低下させても、９９．５％以上のダイオキシン類除去率を常に確保することは困難であり、たとえ排煙中のダイオキシン類は有効に除去できたとしても、バグフィルターで排煙中から分離された飛灰や、燃えがら等の焼却灰中にダイオキシン類が含有されて残留する虞れがあり、排煙中に含まれるダイオキシン類による環境汚染対策とともに、焼却灰中に残留するダイオキシン類による環境汚染の対策も大きな問題となっている。

固体状廃棄物中に含まれる有機ハロゲン化合物を除去する方法としては、廃棄物を溶融する方法、廃棄物を無酸素下で加熱する方法等も知られているが、定置式の大型装置を必要とするため設備コストが高くつくとともに、処理時間が長く、多大な熱エネルギーを必要とするため処理コストも高くつくという問題があった。一方、飛灰等を非通り抜け系において酸欠状態で加熱してダイオキシン類を分解する方法も知られている（特許文献１）。

特公平６−３８８６３号公報

しかしながら特許文献１の方法は、酸欠状態にしないとダイオキシン類を有効に分解し得ないとともに、酸欠状態を得るには閉鎖系において或いは不活性ガス雰囲気中で作業して空気の侵入を排除する等の方法を採用する必要があり、加熱処理に使用する加熱装置に高い気密構造が要求されるため、設備投資や設備の保守等に高いコストがかかるという問題があった。またこの方法では、ダイオキシン類等の塩素化芳香族化合物を加熱分解しても、塩素と芳香族化合物の段階までしか分解されないものが存在する虞があり、このような塩素と芳香族化合物が加熱条件下で結合してダイオキシン類等が再度生成される虞れもあった。また処理時に飛灰を処理設備に搬入する際に、飛灰の粉塵が多量に飛散して周囲を汚染する虞もあった。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので、飛灰等の固体状廃棄物中に含まれるダイオキシン類等を効果的に分解して無害化することができるとともに、廃棄物を処理する際に、粉塵の飛散による汚染の虞がなく、安全に廃棄物を処理することができる固体状廃棄物の処理方法を提供することを目的とする。

即ち本発明は、
（１）固体状廃棄物に、ダイオキシン類分解菌と、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンとを添加して処理することを特徴とする固体状廃棄物の処理方法、
（２）固体状廃棄物に、ダイオキシン類分解菌を添加した後、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する上記（１）記載の固体状廃棄物の処理方法。
（３）固体状廃棄物に、ダイオキシン類分解菌を含む、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する上記（１）記載の固体状廃棄物の処理方法、
（４）固体状廃棄物に更に重金属捕集剤を添加して処理する上記（１）〜（３）のいずれかに記載の固体状廃棄物の処理方法、
（５）アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する前、またはアクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンとともに重金属捕集剤を添加する上記（４）記載の固体状廃棄物の処理方法、
を要旨とするものである。

本発明方法によって固体状廃棄物を処理すると、固体状廃棄物表面にアクリル酸系高分子及び／または酢酸ビニル系高分子の被膜が形成される結果、固体状廃棄物が飛散するのを防止できるとともに、ダイオキシン類分解菌によって固体状廃棄物中に含まれるダイオキシン類等の有機ハロゲン化合物が効果的に分解され、安全に固体状廃棄物を処理することができる。またダイオキシン類分解菌とともに重金属捕集剤を含むアクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを用いて処理を行うと、有機ハロゲン化合物とともに重金属類を含む固体状廃棄物であっても、有機ハロゲン化合物の分解処理と同時に、固体状廃棄物中から重金属類が溶出しないように不溶化処理することができる。

本発明においてアクリル系高分子エマルジョンとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル系モノマーの単独重合体及び共重合体等のエマルジョン、或いはアクリル酸エステル系モノマーとこれと共重合可能なビニル系モノマーとの共重合体のエマルジョン等が挙げられる。また酢酸ビニル系高分子エマルジョンとしては、酢酸ビニルの単独重合体や酢酸ビニルとこれと共重合可能なビニル系モノマーとの共重合体のエマルジョン等が挙げられる。これらは混合して用いることができる。アクリル酸エステル系モノマーや、酢酸ビニル系モノマーと共重合可能なビニル系モノマーとしては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソプロピルエーテル、ビニル−2−エチルヘキシルエーテル等のビニルエーテル、ビニルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。

上記エマルジョンは、１種または、２種を含む水性エマルジョンとして供給するが、これらの固形分は、１〜８０重量％となるよう調製することが好ましい。

ダイオキシン類分解菌としては、ダイオキシン類の分解能を有する微生物であれば良く、例えば、白色腐朽菌が挙げられるが、その中でもファネロカエテ(Phanerochaetes)属、プレウロタス(Pleurotus)属、トラメテス(Trametes)属、シゾフィラム(Schizophyllum)属、アスペルギルス(Aspergillus)属等が好ましい。ダイオキシン類分解菌は、上記エマルジョン１Ｌに対し１×１０^２〜１×１０^１０ｃｆｕ（コロニー形成単位）配合することが好ましい。

本発明方法において、上記ダイオキシン類分解菌とともに重金属捕集剤を併用すると、固体状廃棄物中に含まれる重金属類を不溶化して固体状廃棄物中から溶出しないように処理することができる。重金属捕集剤としては、酸素、窒素、硫黄等の金属に対する配位能を有する原子を含む官能基を有する化合物が用いられる。官能基としては例えば燐酸基、アミノ燐酸基、カルボン酸基、アミノカルボン酸基、カルバミン酸基、ジチオカルバミン酸基、チオール基、ザンセート基等が挙げられる。本発明において用いる金属捕集剤は、同一の官能基を有するものであっても、異なる２以上の官能基を有するものであってもよい。また官能基の異なる２種以上の金属捕集剤を混合して用いることもできるが、水溶性、水分散性を有するものが好ましい。本発明において金属捕集剤としては、上記した官能基のなかでもジチオカルバミン酸基やその塩を有する化合物が好ましい。

ジチオカルバミン酸基或いはその塩（以下、これらを単に“ジチオカルバミン酸基”と呼ぶことがある。）を官能基として有する金属捕集剤としては、モノアミン、ポリアミン等のアミン類に二硫化炭素を反応させて得られる化合物が挙げられる。モノアミンとしては、モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、モノプロピルアミン、ジプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ピペリジン、モルホリン、メチルフェニルアミン、エチルフェニルアミン等が挙げられる。ポリアミンとしては、例えばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、ジブチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、トリプロピレンテトラミン、トリブチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、テトラプロピレンペンタミン、テトラブチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、イミノビスプロピルアミン、モノメチルアミノプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン等の脂肪族ポリアミン；１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン等のシクロアルカン系ポリアミン；１−アミノエチルピペラジン、ピペラジン等のピペラジン類；ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン、ポリ−３−メチルプロピルイミン、ポリ−２−エチルプロピルイミン等の環状イミンの重合体；ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等の不飽和アミンの重合体が挙げられる。また、ビニルアミン、アリルアミン等の不飽和アミンと、ジメチルアクリルアミド、スチレン、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルホン酸等及びその塩類等の、不飽和アミンと共重合可能な不飽和結合を有する他のモノマーとの共重合体も挙げられる。

上記アミン類は、ヒドロキシアルキル基、アシル基、アルキル基等をＮ−置換基として有するものでも良い。Ｎ−ヒドロキシアルキル置換基は、上記アミン類と、エポキシアルカンとを反応させることにより導入することができ、Ｎ−アシル置換基は、上記アミン類と、脂肪酸類を反応させることにより導入され、またＮ−アルキル置換基は上記アミン類と、ハロゲン化アルキルを作用させることにより導入される。Ｎ−ヒドロキシアルキル置換基は、アルキル基の炭素数が２〜２８であることが好ましく、Ｎ−アシル置換基は炭素数２〜２６であることが好ましい。またＮ−アルキル置換基は炭素数２〜２２であることが好ましい。

更に上記アミン類とエピハロヒドリンとが重縮合した重縮合アミン、重縮合エチレンイミン類も使用できる。エピハロヒドリンとしては、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン等が挙げられる。尚、アミン類としては、窒素原子に結合した活性水素原子を有し、二硫化炭素を反応せしめてジチオカルバミン酸基を官能基として導入し得るものであれば、上記した以外のものであっても良い。

上記アミン類へのヒドロキシアルキル基、アシル基、アルキル基等のＮ−置換基導入反応や、アミン類とエピハロヒドリンとの重縮合反応は、アミン類と二硫化炭素との反応の前に行っても後に行っても良いが、二硫化炭素との反応を行う前に行う場合には、アミン類にＮ−置換基を導入したり、アミン類とエピハロヒドリンとの重縮合を行った後において、二硫化炭素と反応してジチオカルバミン酸基が形成できるだけの活性水素原子がアミン類中に残存している必要がある。

アミン類と二硫化炭素との反応は、例えばアミン類を、水、アルコール等の溶媒に溶解させ、これに二硫化炭素を添加して反応させる等の方法により行うことができる。反応終了後、アルカリ金属の水酸化物や炭酸塩（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等）、アルカリ土類金属の水酸化物や炭酸塩（例えば水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等）、或いはアンモニア等のアルカリで処理するか、アミン類と二硫化炭素との反応を、これらのアルカリの存在下で行うことにより、ジチオカルバミン酸のアルカリ金属塩型、アルカリ土類金属塩型、アミン塩型等のアルカリ塩型官能基を有する金属捕集剤を得ることができる。重金属捕集剤は、エマルジョン中に０．１〜２０重量％配合することが好ましい。

固体状廃棄物にダイオキシン類分解菌と、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンとを添加する方法としては、ダイオキシン類分解菌を含む溶液を固体状廃棄物に添加した後、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加するか、ダイオキシン類分解菌を含むアクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する方法が好ましい。また必要に応じて重金属捕集剤を添加する場合、重金属捕集剤はアクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する前、または重金属捕集剤はアクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンとともに添加することが好ましい。アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する前に重金属捕集剤を添加する場合、重金属捕集剤はダイオキシン類分解菌とともに固体状廃棄物に添加しても、ダイオキシン類分解菌を添加する前に、或いはダイオキシン類分解菌添加後に添加しても良い。添加方法としては固体状廃棄物に噴霧、塗布する等によって固体状廃棄物に含浸させる方法が挙げられる。塗布は、エアースプレー、シャワーまたは、はけ等により行うことが好ましい。またアクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンは、水等によって適宜希釈して用いることができる。

本発明方法は、ゴミ焼却によって生じる焼却灰や飛灰、鉱滓、汚泥、土壌、シュレッダーダスト等の有機ハロゲン化合物を含む固体状廃棄物の処理に好適である。

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
３７７ｍｍ×２５６ｍｍ×１２ｍｍのプラスチックコンテナに飛灰（ダイオキシン類濃度５１００ｐｇ−ＴＥＱ／ｇ）を深さが５ｃｍとなるように敷き詰め、そこに、１×１０^４ｃｆｕ／ｍｌとなるよう調製した白色腐朽菌溶液を２０重量％含有する酢酸ビニルエマルジョンを水で３０倍に希釈し、表面に１ｇ／ｍ^２の割合で噴霧し、２週間放置した。その後コンテナを逆さにした。この際に発生した粉塵濃度をデジタル粉塵計で測定した。処理を施した後の飛灰中のダイオキシン類の濃度を測定した。これらの結果を表１に示す。

実施例２
酢酸ビニルエマルジョンに代えて、アクリル酸エステルエマルジョンを用いた他は、実施例１と同様に処理を行った。結果を表１にあわせて示す。

比較例１
水を飛灰表面に１ｇ／ｍ^２の割合で噴霧した他は実施例１と同様にして実施例１と同様の飛灰を処理した。結果を表１にあわせて示す。

（表１）

実施例３
３７７ｍｍ×２５６ｍｍ×１２ｍｍのプラスチックコンテナに飛灰（ダイオキシン類濃度５１００ｐｇ−ＴＥＱ／ｇ）を深さが５ｃｍとなるように敷き詰め、そこに、１×１０^４ｃｆｕ／ｍｌとなるよう調製した白色腐朽菌溶液を１０重量％及び重金属捕集剤を５重量％含有する含有する酢酸ビニルエマルジョンを水で２０倍に希釈し、表面に１ｇ／ｍ^２の割合で噴霧し、２週間放置した。その後コンテナを逆さにした。この際に発生した粉塵濃度をデジタル粉塵計で測定した。処理を施した後の飛灰中のダイオキシン類の濃度を測定した。また処理後の飛灰からのＰｂの溶出量を環境庁告示１３号試験法に準じて測定した。これらの結果を表２に示す。

実施例４
酢酸ビニルエマルジョンに代えて、アクリル酸エステルエマルジョンを用いた他は、実施例と同様に処理を行った。結果を表２にあわせて示す。

比較例２
水を飛灰表面に１ｇ／ｍ^２の割合で噴霧した他は実施例１と同様にして実施例３と同様の飛灰を処理した後、Ｐｂの溶出量を測定した。結果を表２にあわせて示す。

（表２）

Claims (5)

1. 固体状廃棄物に、ダイオキシン類分解菌と、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンとを添加して処理することを特徴とする固体状廃棄物の処理方法。
2. 固体状廃棄物に、ダイオキシン類分解菌を添加した後、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する請求項１記載の固体状廃棄物の処理方法。
3. 固体状廃棄物に、ダイオキシン類分解菌を含む、アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する請求項１記載の固体状廃棄物の処理方法。
4. 固体状廃棄物に更に重金属捕集剤を添加して処理する請求項１〜３のいずれかに記載の固体状廃棄物の処理方法。
5. アクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンを添加する前、またはアクリル酸系高分子エマルジョン及び／または酢酸ビニル系高分子エマルジョンとともに重金属捕集剤を添加する請求項４記載の固体状廃棄物の処理方法。