JP2007301502A - ごみ焼却主灰の処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ごみ焼却主灰中の鉛濃度を十分に低減することができるごみ焼却主灰の処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】 ごみ焼却主灰を抽出液と接触させてごみ焼却主灰中から鉛を抽出する工程を有するごみ焼却主灰の処理方法において、該抽出液として酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の抽出剤の水溶液を用いる。抽出液中の抽出剤の濃度は１〜６モル／Ｌが望ましい。
【選択図】なし
【解決手段】 ごみ焼却主灰を抽出液と接触させてごみ焼却主灰中から鉛を抽出する工程を有するごみ焼却主灰の処理方法において、該抽出液として酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の抽出剤の水溶液を用いる。抽出液中の抽出剤の濃度は１〜６モル／Ｌが望ましい。
【選択図】なし
Description
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物を焼却した場合に発生する焼却残渣のうち、焼却主灰（ボトムアッシュ）から有害物質である鉛を抽出処理するごみ焼却主灰の処理方法及び装置に関する。
都市ゴミや産業廃棄物を焼却プラントで焼却した際に発生するボトムアッシュや飛灰には、鉛、カドミウム、水銀、クロム、セレン、ヒ素、アンチモンなどの重金属類やダイオキシン類が含まれている。
これらの重金属含有灰は、埋立て、地盤工事等に利用されるか、或いは廃棄処分されるが、重金属を含むことから、重金属含有灰の利用又は廃棄に当っては、含有される重金属の溶出を防止する処理を施す必要がある。
ごみを焼却したり溶融した際に発生する飛灰からＺｎ、Ｐｂなど有価金属を回収するために、塩酸、硫酸、硝酸などの酸を用いて飛灰からこれらの金属を抽出する技術が知られている（特開２０００−３５４８４３号）。
特開２００３−５３２９８号の第００１５，第００１８段落には、ごみ焼却主灰と抽出剤として酸、アルカリ、キレート剤、塩類の水溶液とを接触させて重金属を抽出することが記載されている。
特開２０００−３５４８４３号
特開２００３−５３２９８号
ごみ焼却主灰は砂状であり、土木資材として有用であるが、これに酸を添加すると粘土状となるか、もしくは溶解してしまい、土木材料として利用できない性状となってしまう。
特開２００３−５３２９８号では、抽出剤として塩類が記載されているが、具体的に好適な塩の開示はない。
なお、抽出剤として酸やアルカリを用いると、抽出廃液を中和処理することが必要となる。
本発明は、ごみ焼却主灰の物理的性状を全く又は殆ど変化させることなくごみ焼却主灰中の鉛濃度を十分に低減することができるごみ焼却主灰の処理方法及び装置を提供することを目的とする。
請求項１のごみ焼却主灰の処理方法は、ごみ焼却主灰を抽出液と接触させてごみ焼却主灰中から鉛を抽出する工程を有するごみ焼却主灰の処理方法において、該抽出液は、酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の抽出剤の水溶液であることを特徴とするものである。
請求項２のごみ焼却主灰の処理方法は、請求項１において、前記抽出液中の抽出剤の濃度が１〜６モル／Ｌであることを特徴とするものである。
請求項３のごみ焼却主灰の処理方法は、請求項１又は２において、１重量部のごみ焼却主灰と、１０〜１２０重量部の抽出液とを接触させることを特徴とするものである。
請求項４のごみ焼却主灰の処理装置は、ごみ焼却主灰と抽出液とを接触させてごみ焼却主灰中から鉛を抽出する接触手段を有するごみ焼却主灰の処理装置において、該抽出液は酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の抽出剤の水溶液であることを特徴とするものである。
本発明では、ごみ焼却主灰を酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種と接触させてごみ焼却主灰中の鉛を抽出する。ごみ焼却主灰を酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種と接触させた場合、ごみ焼却主灰を酸と接触させた場合と異なり、ごみ焼却主灰が粘土状となったり溶解したりすることがなく、ごみ焼却主灰の物理的性状に全く又は殆ど変化が生じない。そして、処理後のごみ焼却主灰は、土木資材として十分に利用することができる。
上記の酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の抽出剤中における濃度を１〜６モル／Ｌとすることにより、また１重量部のごみ焼却主灰に対し抽出液１０〜１２０重量部を接触させることにより、ごみ焼却主灰から鉛を十分に抽出することができる。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明で処理対象とするごみ焼却主灰は、都市ゴミや産業廃棄物を焼却した際に発生する焼却灰のうちボトムアッシュと称される燃焼残渣である。なお、一般に、都市ゴミ等を焼却すると、ボトムアッシュと飛灰とが生じる。都市ゴミを焼却した際に発生するごみ焼却主灰には、鉛が２００ｍｇ／ｋｇ以上含まれることが多い。本発明のごみ焼却主灰の処理方法及び装置によれば、この鉛を土壌汚染対策法含有量基準で規定する１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることが可能である。
本発明では、このごみ焼却主灰と抽出液とを接触させる。この抽出液は、酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の水溶液である。抽出液中の酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の濃度は１〜６モル／Ｌが好適である。なお、酢酸カルシウムの場合は１．０〜２．０モル／Ｌが特に好適であり、硝酸カルシウムの場合は２．５〜４．５モル／Ｌが特に好適である。
本発明では抽出剤の水溶液は、酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムのうちの１種のみを含んでもよく、２種を含んでもよい。この水溶液が２種の抽出剤を含む場合、２種の抽出剤の合計の濃度が１〜６モル／Ｌであることが望ましい。この抽出剤水溶液よりなる抽出液とごみ焼却主灰とを接触させる場合、ごみ焼却主灰１重量部に対し抽出剤水溶液を１０〜１２０重量部特に５０〜１２０重量部接触させるのが好ましい。
なお、ごみ焼却主灰中には鉛は通常は酸化物の形態で存在する。ごみ焼却主灰と酢酸カルシウムとを接触させた場合、鉛はカルシウムイオンとイオン交換し、かつ、酢酸イオンと溶解性錯イオンを形成することにより水相に抽出されると考えられ、硝酸カルシウムの場合、鉛はカルシウムイオンと置換されて水相に抽出されると考えられる。
抽出剤水溶液とごみ焼却主灰とを接触させる装置としては、混合用の槽と、フィーダ、ホッパ等よりなるごみ焼却主灰供給装置と、抽出剤水溶液の供給装置と、撹拌機とを備えたものが好ましい。この混合槽内においてごみ焼却主灰と抽出剤水溶液とを所定時間撹拌混合した後、沈降分離装置、遠心分離装置、フィルタープレス等の固液分離装置によって固液分離する。この抽出操作を２回以上繰り返してもよい。
また、抽出操作後の固形残渣を水で洗浄してもよい。
固液分離後の固形分としての残渣（洗浄処理されたボトムアッシュ）は、必要に応じ重金属固定化剤などの安定化薬剤を添加した後、処理装置外に取り出す。
前記の抽出廃液や洗浄廃液には有害物が多量に含まれているので、中和処理、重金属の沈殿処理、吸着処理、イオン交換処理などによって無害化処理するのが好ましい。また、この抽出廃液や洗浄廃液を、ごみ焼却主灰や飛灰を処理するための水として用いてもよい。抽出廃液や洗浄廃液の少なくとも一部を、そのまま、もしくは適宜の処理を施してから抽出液として再利用してもよい。
以下、実施例及び比較例について説明する。
［実験Ｎｏ．１〜２３］
次の表１に示す組成の都市ごみ焼却主灰について鉛の抽出処理を行った。なお、表１の通り、このごみ焼却主灰にあっては、土壌汚染対策法含有量基準を超える重金属は鉛だけである。
次の表１に示す組成の都市ごみ焼却主灰について鉛の抽出処理を行った。なお、表１の通り、このごみ焼却主灰にあっては、土壌汚染対策法含有量基準を超える重金属は鉛だけである。
＜抽出方法＞
２００ｍＬのポリプロピレン製ビンにごみ焼却主灰１０ｇを入れ、その１０ないし３００重量倍の抽出剤水溶液又は水と接触させた。なお、抽出剤水溶液（又は水）の重量Ｗ１をごみ焼却主灰の重量Ｗ２で除した比Ｗ１／Ｗ２を液固比として表２中に示す。
２００ｍＬのポリプロピレン製ビンにごみ焼却主灰１０ｇを入れ、その１０ないし３００重量倍の抽出剤水溶液又は水と接触させた。なお、抽出剤水溶液（又は水）の重量Ｗ１をごみ焼却主灰の重量Ｗ２で除した比Ｗ１／Ｗ２を液固比として表２中に示す。
抽出剤水溶液の抽出剤及びその濃度は表２に示す通りである。
上記のごみ焼却主灰と抽出剤水溶液又は水との混合物を入れた上記ビンを、室温にて４８時間横振とうした後、これを濾過（０．４５μｍ）し、ろ紙上主灰残渣のＰｂ含有量を分析した。液固比が４０以上の場合は、この操作をバッチ方式にて繰り返して行った。また、抽出試験前後のサンプル外観を観察した。一部の試験においては抽出試験前後のサンプルの重量変化をしらべた。結果を表２に示す。
表２の通り、抽出剤として水を用いた場合、液固比の如何に関わらず、ごみ焼却主灰中の鉛濃度は全く低下しない。ＮａＣｌの場合、液固比１０では鉛濃度は全く減少せず、ＫＣｌ、Ｃａ（ＯＨ）２の場合、液固比１０で鉛濃度はごく僅か低下する。
ＣａＣｌ２、Ｃａ（ＮＯ３）２、Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２、ＮａＯＨの場合は、いずれもごみ焼却主灰中の鉛濃度を低下させる作用に優れる。
ＣａＣｌ２及びＮａＯＨの場合、抽出剤の添加量（濃度×水溶液量）が多くなるほど、鉛濃度が低下する。
ＣａＣｌ２の場合、ごみ焼却主灰１ｋｇに対しＣａＣｌ２を３７０モル以上添加することにより鉛濃度を１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることができる。
ＮａＯＨの場合、ごみ焼却主灰１ｋｇに対しＮａＯＨを１８０モル以上添加することにより鉛濃度を１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることができる。
Ｃａ（ＮＯ３）２の場合、ごみ焼却主灰１ｋｇに対しＣａ（ＮＯ３）２を２３０モル以上添加することにより鉛濃度を１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることができる。
Ｃａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２の場合、ごみ焼却主灰１ｋｇに対しＣａ（ＣＨ３ＣＯＯ）２を１８０モル以上添加することにより鉛濃度を１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることができる。
なお、処理後のごみ焼却主灰は、粘土状となることがなく、土木資材として利用可能な形態であった。
［実験Ｎｏ．２４〜３５］
表３に示す組成のごみ焼却主灰について水、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、水酸化ナトリウムを用いて抽出処理を行った。結果を表４に示す。
表３に示す組成のごみ焼却主灰について水、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、水酸化ナトリウムを用いて抽出処理を行った。結果を表４に示す。
表４の通り、塩化カルシウムを３７０モル以上添加することにより鉛濃度を１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることができる。
また、酢酸カルシウムを１８０モル以上添加することにより鉛濃度を１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることができる。硝酸カルシウムを１９０モル以上添加することにより鉛濃度を１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることができる。
水酸化ナトリウムを１７０モル以上添加することにより鉛濃度を１５０ｍｇ／ｋｇ以下とすることができる。
Claims (4)
- ごみ焼却主灰を抽出液と接触させてごみ焼却主灰中から鉛を抽出する工程を有するごみ焼却主灰の処理方法において、
該抽出液は、酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の抽出剤の水溶液であることを特徴とするごみ焼却主灰の処理方法。 - 請求項１において、前記抽出液中の抽出剤の濃度が１〜６モル／Ｌであることを特徴とするごみ焼却主灰の処理方法。
- 請求項１又は２において、１重量部のごみ焼却主灰と、１０〜１２０重量部の抽出液とを接触させることを特徴とするごみ焼却主灰の処理方法。
- ごみ焼却主灰と抽出液とを接触させてごみ焼却主灰中から鉛を抽出する接触手段を有するごみ焼却主灰の処理装置において、
該抽出液は酢酸カルシウム及び硝酸カルシウムの少なくとも1種の抽出剤の水溶液であることを特徴とするごみ焼却主灰の処理装置。
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